Implementación de un módulo de pruebas a nivel de laboratorio para el estudio de turbinas eólicas de baja potencia

Implementar un módulo de pruebas a nivel de laboratorio para el estudio de turbinas eólicas de baja potencia, mediante la utilización de equipos y componentes reales, para el entrenamiento de los estudiantes de la Carrera de Electricidad.Las tecnologías de la energía eólica han presentado un gran cambio y desarrollo en estos últimos años debido a que estas fuentes ofrecen la posibilidad de generar electricidad reduciendo la producción de emisiones de dióxido de carbono y gases de efecto invernadero causado por fuentes de energía derivados de hidrocarburos. Este gran desarrollo supone que el aprendizaje sobre estos temas aumente a nivel de Universidades, por lo tanto la instalación de laboratorios orientados al estudio de estos sistemas se ha vuelto una necesidad. La carrera de Electricidad de la Universidad Técnica del Norte en la actualidad no cuenta con módulos didácticos destinados al estudio de energías eólicas, por lo cual se busca una alternativa a este problema, de manera que los estudiantes puedan desarrollar de manera práctica, habilidades y destrezas que serán aplicadas en el campo profesional. El presente trabajo trata acerca de la Implementación de un módulo de pruebas a nivel de laboratorio enfocado al estudio de turbinas eólicas de baja potencia. La metodología utilizada se basa en el diseño y configuración de un emulador para controlar la velocidad de giro de un aerogenerador de eje horizontal y la construcción de un sistema eólico mediante el uso de equipos o componentes reales y de bajo costo. Finalmente, con el módulo elaborado se presentan las pruebas de funcionamiento y caracterización mediante el uso de instrumentos de medición y de un sistema de adquisición de datos que permite visualizar los parámetros de generación eléctrica a partir de la energía eólica, de esta manera se logró verificar que el módulo se encuentra en buenas condiciones de uso para el entrenamiento de los estudiantes de la Carrera de Electricidad lo cual contribuye al mejoramiento del proceso de enseñanza aprendizaje en el eje de la teoría y práctica, específicamente, en el área de energías eólicas.Ingenierí

Mantenimiento predictivo aplicado a máquinas sometidas a velocidad y carga variables mediante análisis de órdenes

Este trabajo se ha desarrollado en el ámbito de diagnóstico de máquinas. El objetivo principal es el diagnostico de fallos por medio del análisis de vibraciones, en máquinas que operan en condiciones de velocidad y carga variable. Para lograr este objetivo se desarrolló una plataforma de test basada en la configuración de un aerogenerador de velocidad variable con el objetivo de simular diferentes tipos de defecto. A su vez, se desarrolló un algoritmo de remuestreo angular que permite compensar estas variaciones de velocidad y carga, dicho algoritmo aporta un valor añadido a algoritmos propuestos previamente que se encuentran en la bibliografía, que es el de compensar altas variaciones de velocidad. En lo que se refiere al diagnóstico de fallos, se desarrolló una metodología para seleccionar las variables y sensores más sensibles a las condiciones de funcionamiento y fallos del sistema y un algoritmo que permite realizar una diagnosis de los diferentes tipos de fallos del sistema bajo condiciones de velocidad y carga variables.Departamento de Ingeniería de Sistemas y Automátic

Estudio de aprovechamiento de los alternadores de vehículos fuera de uso para aplicaciones energéticas

El alternador es una máquina capaz de convertir energía mecánica en energía eléctrica, debido a estas propiedades en este documento se realiza un estudio sobre la energía que es capaz de producir un alternador gracias al movimiento del viento, para ello, se realiza la extrapolación de las características de un aerogenerador comercial con datos reales pero aplicados al alternador y a partir de los resultados obtenidos, se presenta un análisis de las aplicaciones más viables y favorables que podrían llevarse a cabo, como la electrificación de una finca aislada del núcleo urbano o el bombeo de agua de un pozo, entre otras, todo ello utilizando alternadores procedentes de centros de tratamiento autorizados.(desguace). Dada la importancia del uso de energías limpias en la actualidad y el impacto ambiental que generan los residuos, este documento también incluye información sobre la trayectoria de la energía eólica en el mundo, en Europa y en España hasta la actualidad, la importancia que tiene en comparación a otras fuentes de energía y la previsión de futuro, además de datos como el número de alternadores que se pueden utilizar en un periodo de tiempo para contribuir a la sostenibilidad y al medio ambiente.L'alternador és una màquina capaç de convertir energia mecànica en energia elèctrica, a causa d'aquestes propietats en aquest document es realitza un estudi sobre l'energia que és capaç de produir un alternador gràcies al moviment del vent, per a això, es realitza l'extrapolació de les característiques d'un aerogenerador comercial amb dades reals, però aplicades a l'alternador i a partir dels resultats obtinguts, es presenta una anàlisi de les aplicacions més viables i favorables que podrien dur-se a terme, com l'electrificació d'una finca aïllada del nucli urbà o el bombament d'aigua d'un pou, entre altres, tot això utilitzant alternadors procedents de centres de tractament autoritzats.(desballestament). Donada la importància de l'ús d'energies netes en l'actualitat i l'impacte ambiental que generen els residus, aquest document també inclou informació sobre la trajectòria de l'energia eòlica en el món, a Europa i a Espanya fins a l'actualitat, la importància que té en comparació a altres fonts d'energia i la previsió de futur, a més de dades com el nombre d'alternadors que es poden fer servir en un període de temps per a contribuir a la sostenibilitat i al medi ambient.The alternator is a machine capable of converting mechanical energy into electrical energy, due to these properties in this document a study is made on the energy that is capable of producing an alternator thanks to the movement of the wind, for this, the extrapolation of the characteristics of a commercial wind turbine is made with real data but applied to the alternator and from the results obtained, an analysis of the most viable and favorable applications that could be carried out is presented, such as the electrification of a farm isolated from the urban nucleus or the pumping of water from a well, among others, all this using alternators from authorized treatment centers. (scrapping). Given the importance of the use of clean energy nowadays and the environmental impact generated by waste, this document also includes information on the trajectory of wind energy in the world, in Europe and in Spain to date, its importance compared to other energy sources and the future forecast, as well as data such as the number of alternators that can be used in a period of time to contribute to sustainability and the environment

Proyecto integral: Planta industrial para ensamblaje de turbinas

Planta industrial para ensamblaje de turbinas eólicas. Con el fin de reducir el consumo de combustibles fósiles: petróleo, gas natural y carbón; las energías renovables son la piedra angular para la transición energética, entre todas, la energía eólica es la más avanzada tecnológicamente que permite el mayor rendimiento para suministrar energía, eso la ha convertido en fuente renovable de electricidad por excelencia. Esta fábrica consistirá en una suma de instalaciones, maquinaria, material auxiliar, mano de obra, suministro de flujo eléctrico, hidráulico y otros servicios auxiliares, que permitan recibir los distintos componentes que conforman la turbina eólica y ensamblarlas para producir turbinas. Se desarrolla el proceso de fabricación y el proceso logístico más eficiente, adoptando soluciones que se adapten a la demanda y minimizando costes de producción, manutención y transporte.Universidad de Sevilla. Grado en Ingeniería de Tecnologías Industriale

Proyecto de diseño e instalación de un parque eólico en la zona boliviana de Qollpana

Dentro del marco general de crecimiento de la generación eólica, el objetivo del presente proyecto de fin de carrera es desarrollar un proyecto de diseño de un parque eólico en la zona de Qollpana, departamento de Cochabamba. La energía eléctrica generada en el parque eólico, debe ser capaz de inyectar la energía al Sistema Interconectado Nacional (SIN) de Bolivia. La potencia nominal del parque se determina en torno a 40 MW. La consecución de este objetivo principal engloba otros objetivos secundarios: • Clasificación de la zona de Qollpana para la instalación del parque eólico. • Elección de la tecnología de las turbinas eólicas. • Definición de las características de de infraestructura civil y eléctrica. • Integración de la generación eólica en la red eléctrica. • Análisis económico del proyecto a desarrollar.Ingeniería IndustrialIndustria Ingeniaritz

Diseño electromagnético de un generador eléctrico para turbina eólica de 100kW

El desarrollo de la energía eólica aparece motivado por dos causas; en los años 70 con la crisis del petróleo, como búsqueda de alternativas que permitiesen mantener el alto consumo energético de la población y de unos años a esta parte como respuesta a la necesidad de frenar el cambio climático y de generar electricidad sin emitir gases de efecto invernadero, como el CO2, a la atmósfera. En la actualidad ha adquirido la suficiente madurez tecnológica como para ser competitiva en el mercado eléctrico frente a los métodos convencionales de generación, dados su reducción de costes debido a la construcción de turbinas cada vez más potentes y ligeras, el aumento de la eficiencia de la cadena de suministro y el ahorro de costes al fabricarse en parques eólicos cada vez de mayor escala. Por estos motivos y por la ya mencionada necesidad de combatir el calentamiento global ha experimentado un impulso en su investigación e implantación que le hacen tener en el presente un crecimiento anual del 12% y una potencia mundial instalada de 486.749 MW a fecha de 2016. Y así ha conseguido ganarse un hueco en los primeros puestos de generación en el mix energético en países como Dinamarca, Alemania o España. Esto también es posible gracias a que grandes empresas y compañías como General Electric, Siemens, Gamesa o ABB abogan por seguir investigando, mejorando e invirtiendo en los generadores, llegando a construir algunos de varios MW. Para llegar a este punto, esta energía renovable ha evolucionado desde los primeros generadores comerciales de inducción asíncronos con rotores de jaula de ardilla y numerosos elementos auxiliares para su puesta en marcha y operación, pasando por los generadores síncronos que necesitaban de escobillas para alimentar la excitación en continua del rotor y de una caja multiplicadora de engranajes, ambos elementos con una gran necesidad de mantenimiento. Estas desventajas que además repercutían en el coste, peso y rendimiento del generador, se han logrado suplir con la aparición de las máquinas síncronas de imanes permanentes, que sustituyen la excitación del rotor por unos imanes permanentes que imponen una inducción constante e invariable en el entrehierro sin necesidad de colectores. Por otra parte el paso polar se puede reducir, lo que permite la creación de máquinas de mayor número de polos para diámetros más compactos y con ello la conexión directa sin caja de engranajes entre las palas y el rotor del generador. Con el fin de estudiar parte de esta tecnología, en el presente Trabajo Fin de Grado se diseñará desde cero un generador síncrono de imanes permanentes para turbina eólica de 100kW desde el punto de vista electromagnético que no precise de caja multiplicadora, con lo que su rotor girará a la velocidad de las palas, a 30 revoluciones por minuto. La potencia elegida corresponde a la de máquinas que permitan el autoconsumo de centros como bodegas, canteras, granjas, centros comerciales o electrolineras con la mejora de la eficiencia del sistema, al reducirse pérdidas por transporte y distribución. También este tipo de aerogeneradores de menor potencia mejoran la calidad del suministro eléctrico en la red de distribución al proveer de “estabilidad” a la misma, cuando se trate de redes de distribución débiles o finales de línea. Como otro aspecto importante es poder comparar cuantitativamente si el efecto de la caja de engranajes tiene realmente un efecto perjudicial sobre el coste, peso y rendimiento del conjunto caja-generador, se diseña otro generador que necesita una caja multiplicadora 1:4 para funcionar, por lo que la velocidad del rotor será de 120 revoluciones por minuto, esto disminuirá el número de polos necesarios y con ello el diámetro, volumen y coste de lo que es el generador en sí, pero habrá que extraer conclusiones globales de la agrupación caja-generador. Una vez que se eligen las especificaciones de la aplicación, que serán: - Modelo sin multiplicadora: 100kW, 30 r.p.m. , 10 Hz, 168 V y por tanto 20 pares de polos - Modelo con multiplicadora: 100kW, 120 r.p.m., 10 Hz, 168 V y por tanto 5 pares de polos Puede procederse al diseño electromagnético de los modelos, que consta de dos partes, un primer estudio analítico que consigue un dimensionamiento básico de la aplicación con poca potencia de cálculo y un segundo basado en el método de cálculo de elementos finitos (FEM) en el que un software trata con precisión problemas magnéticos y eléctricos, analizando problemas no lineales de saturación y pérdidas en el hierro. El método analítico necesita una serie de estimaciones iniciales a cuenta del diseñador como el valor de la inducción en el entrehierro. Se dimensionan los imanes y el entrehierro para tener este nivel de inducción y se establecen unas dimensiones de diámetro, longitud del paquete y carga lineal a partir de los cuales se inicia un proceso iterativo de sucesivos ajustes de inducción hasta conseguir el nivel de deseado obteniendo un primer dimensionamiento de la máquina. Estableciendo que inducción se quiere en los dientes del estator y en las culatas del núcleo, se obtienen las geometrías más precisas de rotor y estator. El siguiente paso es crear la geometría a partir de los datos anteriores en el software (FEM), elegir los materiales a utilizar introduciendo sus propiedades en el programa, e imponer las condiciones de contorno para que la simulación funcione correctamente (mallado, simetrías, límites…). Y se procede a realizar las simulaciones y los diferentes ensayos, tanto el de funcionamiento en vacío, como el de carga, obteniéndose para cada uno de ellos, par, tensión, enlaces de flujos y corrientes de las 3 fases. También se prueba la respuesta del sistema ante diferentes formas de ranura y como afecta esta al rizado de par y a su valor medio. Seguidamente se obtienen las pérdidas tanto en el núcleo como en los devanados lo que permitirá calcular el rendimiento. Y por último se sacan los costes haciendo una estimación de volumen de los materiales y su precio por kilogramo. Los resultados muestran que el modelo sin multiplicadora tiene mejor rendimiento, que el aumento del volumen para crear una máquina con un mayor número de polos propicia un aumento no solo del peso si no también del coste en materiales, aunque si se compara con los años que se espera la máquina esté en operación ese sobrecoste compensa el mantenimiento y paradas por avería de la multiplicadora. Para finalizar el incremento de peso en este caso, contrarresta prácticamente el peso de eliminar la multiplicadora

Smart Grid para integración de generación renovable y almacenamiento en un entorno industrial

En el presente Trabajo Fin de Grado, se realizará una investigación sobre las Smart Grids en cuanto a sus elementos y su alcance. Se elaborará un estudio de los convertidores electrónicos de potencia utilizados para el control de los elementos, con la finalidad de diseñar demostradores prácticos de Smart Grid en la herramienta Simulink.Departamento de Tecnología ElectrónicaGrado en Ingeniería en Electrónica Industrial y Automátic

Implementación de un mini Sistema de Generación Eléctrica a través de Energía Eólica como fuente de Energía Renovable

Ecuador is a country that has several clean energies such as hydro, photovoltaic, wind, and biomass for the production of electricity. Currently, the hydroelectric heads for the provision at a national level, this method of producing electricity is the most common and used throughout the Ecuadorian territory. An analysis of population growth and the settlement of foreigners in rural areas are far from the National Interconnected System (SNI) is responsible for distributing and marketing electricity to the whole country. It can indicate that this service does not usually reach to cover all these sectors. It helps us to investigate and design new alternatives for the generation of electricity, thus promoting the improvement of renewable energies or clean energies for the production of electricity, a clear example of the natural resources that Ecuador has for electricity generation is the wind energy that we can observe in the Villonaco wind farm. This initiative could not be investigated or studied due to the economic factor that obstructs the implementation of these systems in this research, we propose the use of this renewable energy or clean energy for the use of a test bench that will help learners in this area, for the development of a demonstrative scope of the project we previously conducted studies and field research on the wind behavior and materials to be used in the place to implement the mini system resulting in the correct sizing of the components that make up the mini wind turbine, its performance as well as the test module for the mini system.Ecuador es un país que cuenta con varias energías limpias como: la hidráulica, fotovoltaica, eólica y biomasa para la producción de electricidad, pero en la actualidad el que lidera es la hidroeléctrica para la provisión a nivel nacional, este método de producir electricidad es el más común y mayormente utilizado en todo el territorio ecuatoriano. Al poder realizar un análisis del crecimiento de la población y el asentamiento de extranjeros en las zonas rurales lo cual están alejadas del Sistema Nacional Interconectado (SNI) es el encargado de distribuir y comercializar la energía eléctrica a todo el país, se puede decir que este servicio no suele llegar a cubrir todos estos sectores. Esto nos lleva a investigar y diseñar nuevas alternativas para la generación de electricidad, promoviendo de esta manera la mejora de las energías renovables o energías limpias para la producción de electricidad, un claro ejemplo de los recursos naturales que posee el Ecuador para la generación eléctrica es la energía eólica que podemos observar en el parque eólico Villonaco. Esta iniciativa no ha sido investigada ni estudiada en su totalidad debido al factor económico que obstaculizan la implantación de estos sistemas. En el presente proyecto de investigación se propone el uso de esta energía renovable o energía limpia para el uso de un banco de pruebas que será de ayuda para el aprendizaje en esta área, para la elaboración de un alcance demostrativo del proyecto previamente se realizó estudios e investigaciones de campo acerca de la conducta del viento y los materiales a utilizar en el lugar a implementar del mini sistema dando como resultado el correcto dimensionamiento de los componentes que forman el mini aerogenerador, su rendimiento así como también el módulo de pruebas para del mini sistema

Análisis estadístico de la relación de la vida útil de generadores con la fórmula de la disponibilidad de turbinas de gran potencia

En este Trabajo de Fin de Master (TFM) se analizaran los errores asociados al funcionamiento del generador eléctrico (una parte importante entre lo que se denomina “gran correctivo”) y que generan pérdida de facturación por parada de producción. También se analizaran los precios de la energía en esos periodos de parada por avería de generador. Una vez obtenidos esos datos procederemos a calcular las pérdidas económicas que producen dichos errores en dos ámbitos económicos o retributivos muy distintos. Una venta de energía con primas antes de 2014 (a un precio de venta fijo) y una venta de energía son primas desde 2014, a un precio de venta variable por horas Definiendo así un modelo de análisis de oportunidad (por stock de piezas)/coste (por pérdidas de producción) escalable a otros componentes de turbina y en un escenario económico de mercado libre. El periodo de análisis es 2016 en el que se calculará la disponibilidad para cada uno de los cuatro parques eólicos debido a que disponen de distinta tecnología de producción y propiedad de la empresa Compañía Eólica de Tierras Altas S.A. (CETASA) ubicada en la localidad de San Pedro Manrique (Soria).Máster en Ingeniería de la Bioenergía y Sostenibilidad Energétic

Energía eólica terrestre y marítima

El desarrollo de este proyecto permite conocer cómo podemos obtener energía eléctrica de forma limpia mediante el uso de la fuerza del viento. También podemos comprender de mejor forma los usos de esta energía, que puede ir desde el simple abastecimiento eléctrico para una bomba de agua hasta el abastecimiento de una vivienda aislada o de todo un puebl