GENERADOR EÓLICO MANUAL DE PROCEDIMIENTOS INTRODUCCIÓN Un generador eólico en un dispositivo mecánico que convierte la energía del viento en electricidad. Los generadores eólicos están diseñados para convertir la energía del movimiento del viento (energía cinética) en la energía mecánica, movimiento de un eje. Luego en los generadores de la turbina, ésta energía mecánica se convierte en electricidad. Ilustración 1 Generador eólico PARTES DE UN GENERADOR EÓLICO Rotor Descripción de los siguientes parámetros: Diámetro: El diámetro del rotor abraca el área que el generador eólico abarcara. Área de Barrido: Es el área que abarcan el rotor y las aspas. Velocidad de rotación de operación.- Velocidad a la cual está diseñado el aerogenerador para girar. Sentido de rotación: Hacia dónde es que girara el rotor. Orientación.: Donde es que será colocado el aerogenerador. Ángulo de inclinación: Este será definido cuando se tengan las características que tiene el viento según el área en donde ha de orientarse. Conicidad del rotor: Se oriente y acomoda para ajustar las aspas al viento. Número de palas: Serán acopladas conforme a la acción que sea requerido generador eólico. Freno aerodinámico: Para controlar la potencia de un aerogenerador cambiando el ángulo de paso de las palas del rotor. Ilustración 2 Partes de un generador eólico Descripción de las siguientes características técnicas de las palas: PALAS Longitud de pala. Sistema pararrayos. Distancia entre raíz de las palas hasta el centro del buje. Material de fabricación y concepto estructural de las palas. Perfiles aerodinámicos Torsión. Peso. Cuerda de la pala. Conexión de palas. Descripción de la unión pala-rodamiento. BUJE Descripción de las siguientes características técnicas de las palas: Tipología. Material de fabricación y estructura. Accesibilidad. Cono de la nariz. Rodamientos de pala. MULTIPLICADORA Características técnicas de la multiplicadora. Tipo. Ratio. Refrigeración. Calentador de aceite. Dimensiones. Peso. EJE PRINCIPAL Breve descripción técnica del elemento encargado en realizar la transmisión del par motor que provoca el viento sobre el rotor hasta la multiplicadora. BASTIDOR Somera descripción de la estructura encargada de soportar sustentar la góndola y transmitir las cargas hasta la torre. La transmisión de estas cargas se realiza a través del cojinete de la corona de orientación. CAPOTA Descripción de la cubierta que protege los componentes del aerogenerador que se encuentran en la góndola, resaltando las siguientes características: Material de fabricación. Aislamiento acústico logrado. Espacio necesario en el interior de la góndola para realizar actuaciones de reparación y mantenimiento. Ventilación. Iluminación (claraboyas). Diseño seguro para el personal técnico. MEDIDA DEL VIENTO Indicación del sistema y ubicación del sistema de sensores para realizar las medidas de viento. SISTEMA DE CONTROL Descripción del sistema de control, el cual monitoriza y gobierna todas las funciones del aerogenerador, intentando que las actuaciones sean óptimas en todo momento. El sistema de control debe registrar continuamente las señales de los distintos sensores del aerogenerador, y cuando detecta algún error realiza las acciones oportunas para subsanarlo. El sistema de control detiene el aerogenerador si el error detectado así lo requiere. SISTEMA Y MECANISMO DE GIRO Descripción de la tipología del sistema y mecanismo de giro, destacando el modelo de corona de orientación, su velocidad de orientación, elementos de fricción y motorizaciones del mecanismo de giro. Figure 2 Partes del generador eólico BENEFICIOS: La energía eólica no contamina, es inagotable y frena el agotamiento de combustibles fósiles contribuyendo a evitar el cambio climático. Es una tecnología de aprovechamiento totalmente madura y puesta a punto. Es una de las fuentes más baratas, puede competir e rentabilidad con otras fuentes energéticas tradicionales como las centrales térmicas de carbón (considerado tradicionalmente como el combustible más barato), las centrales de combustible e incluso con la energía nuclear, si se consideran los costes de reparar los daños medioambientales. El generar energía eléctrica sin que exista un proceso de combustión o una etapa de transformación térmica supone, desde el punto de vista medioambiental, un procedimiento muy favorable por ser limpio, exento de problemas de contaminación, etc. Se suprimen radicalmente los impactos originados por los combustibles durante su extracción, transformación, transporte y combustión, lo que beneficia la atmósfera, el suelo, el agua, la fauna, la vegetación, etc. Evita la contaminación que conlleva el transporte de los combustibles; gas, petróleo, gasoil, carbón. Reduce el intenso tráfico marítimo y terrestre cerca de las centrales. Suprime los riesgos de accidentes durante estos transportes: desastres con petroleros (traslados de residuos nucleares, etc.). No hace necesaria la instalación de líneas de abastecimiento: Canalizaciones a las refinerías o las centrales de gas. La utilización de la energía eólica para la generación de electricidad presenta nula incidencia sobre las características fisicoquímicas del suelo o su erosionabilidad, ya que no se produce ningún contaminante que incida sobre este medio, ni tampoco vertidos o grandes movimientos de tierras. Al contrario de lo que puede ocurrir con las energías convencionales, la energía eólica no produce ningún tipo de alteración sobre los acuíferos ni por consumo, ni por contaminación por residuos o vertidos. La generación de electricidad a partir del viento no produce gases tóxicos, ni contribuye al efecto invernadero, ni destruye la capa de ozono, tampoco crea lluvia ácida. No origina productos secundarios peligrosos ni residuos contaminantes. Cada kWh. de electricidad generada por energía eólica en lugar de carbón, evita: 0,60 Kg. de CO2, dióxido de carbono. 1,33 gr. de SO2, dióxido de azufre. 1,67 gr. de NOx, óxido de nitrógeno. MATERIALES Y EQUIPO DE PROTECCION PERSONAL MANUAL DE PROCEDIMIENTO Al realizar la instalación de un generador eólico es necesario contar con el siguiente listado de herramienta y material: Aplanadora Excavadora Trompo Malla Fabricación de Virolas Fabricación de Bridas Soldadora industrial Pinzas de electricista Pinzas de punta Desarmador (Plano y cruz) Cinta aislante. Pinzas desforradoras Ilustración 3 Herramienta instalación generador eólico El equipo de protección personal (EPP) de protección personal deberá ser el siguiente: Zapatos de seguridad dieléctricos Casco Lentes Arnés Cinto para herramienta Guarda vida Chalecos (para alta visibilidad) Ilustración 4 EPP instalación generador eólico El TRANSPORTE Y LA DESCARGA DEL EQUIPO (GENERADOR EÓLICO)… Opción A). El proveedor realiza la entrega en el lugar de instalación. En este el proveedor realizara la entrega de las luminarias en el lugar donde hayan de instalarse, y se realizara de la siguiente manera: 1. El encargado del proyecto contactara al proveedor para confirmar la entrega poniendo claro el día, el lugar y la hora de la entrega. 2. Una vez confirmado; se debe estar con anticipación en el lugar de la instalación. 3. Al llegar el proveedor se verificara: a. Que el equipo se encuentre en condiciones adecuadas. b. La cantidad de material y accesorios requeridos. c. Que las especificaciones y el material del equipo sean las correctas. Nota: no firmar la entrega hasta confirmar que es la cantidad correcta y se encuentra en perfecto estado 4. Al confirmar que el equipo está en buenas condiciones y es exactamente como se solicitó; se firma el acta de conformidad y se comenzara con el traslado del equipo. Opción B). El proveedor realiza la entrega en oficinas y es necesario el transporte. En optar por dicha opción se llevara el generador eólico y los accesorios a las oficinas por lo que al recibir el equipo deberá de ser revisado y efectuar el traslado al lugar de la instalación, tomando en cuenta lo siguiente: 1. Se contactara al proveedor para programar la entrega como mínimo 1 semana antes de la fecha en la que se llevara a cabo la instalación en caso de que el proveedor no cumpla con la fecha de entrega, en caso de no obtenerlo en la fecha acordada se llamara al proveedor para pedir una explicación. 2. Al llegar el proveedor se verificara: a. Que el equipo se encuentre en condiciones adecuadas. b. La cantidad de material y accesorios requeridos. c. Que las especificaciones y material del equipo sean las correctas. Nota: no firmar la entrega hasta confirmar que es la cantidad correcta y se encuentra en perfecto estado. 3. Al revisar y quedar conforme, firmar el acta y trasladar el generador eólico al lugar requerido en los días posteriores en el vehículo requerido. a. Al llevar a cabo el traslado. Serán como mínimo 5 personas para el manejo de las maquinarias necesarias para llevar a cabo la instalación. b. Asegurar el equipo y para evitar accidentes, desperfectos y llevar a cabo la señalización del vehículo. c. Una vez en el lugar de la instalación el sistema deberá ser descargado con la maquinaria adecuada y por una persona que tenga conocimiento en el manejo de la misma para evitar daños. d. Colocar el equipo en un lugar seguro y cercano al lugar de la instalación. INSTALACIÓN DE UN GENERADOR EÓLICO Para la instalación de un sistema eólico, se analizara la zona con el fin de saber el potencial eólico. Figure 1 Potencial eólico en el estado de Chihuahua La siguiente tabla nos muestra el valor medio de la velocidad del viento “v” en cd Juárez, chihuahua. Estos datos son de gran importancia al instalar un sistema de generación eólica. Tabla 1 Velocidad del viento en Cd Juárez Después de tener dichos datos se realizara un diagnóstico de cual podremos obtener los kW que se requieren para el lugar en el que se ha de ubicar el generador eólico; y de esta manera saber que generador, aspas, controlador y sobre todo que tipo de generador eólico se adapta más a las necesidades del cliente. TIPOS DE GENERADORES EÓLICOS Generadores eólicos de eje vertical: su implantación es muy limitada, la mayoría de generadores eólicos son de eje horizontal. o Rotor de arrastre diferencial, sin o con pantalla: Este rotor se basa en la diferente fuerza aerodinámica que ejerce un flujo de aire sobre objetos de distinta forma. Debido a que la fuerza que origina el par es la diferencia entre los álabes o paletas del rotor, este tipo de máquina recibe el nombre de arrastre diferencial. Figure 2 Generador eólico Savonius o Eólica de rotor de variación cíclica de incidencia: El rotor está formado por un conjunto de álabes, unidos entre sí, que pueden girar alrededor de un eje vertical y cuya sección recta tiene forma de un perfil aerodinámico. Figure 3 Generador eólico Darrieus Generador de eje vertical: este tipo de generador eólico impide la fuerza de contrapresión del viento sobre los alabes del rotor, para eliminar el efecto nocivo de la misma. Figure 4 Generador eólico de eje vertical Generador eólico tripala: consta de 3 palas colocadas formando 120º entre sí. No se emplean diseños de mayor numero de palas para fines generadores de energía de forma comercia. Figure 5 Generador eólico Tripala Generador eólico bipala: este tipo de generador eólico necesita un buen diseño para evitar el efecto desestabilizador necesitan además de un rotor basculante y amortiguadores que eviten el choque de las palas contra la torre. Figure 6 Generador eólico bipala. Generador eólica mono pala: necesitan un contrapeso en el lado opuesto de la pala, por lo que el ahorro en peso no es tan significativo. Figure 7 Generador eólico monopala PARÁMETROS QUE SE DEBEN DE TOMAR EN CUENTA PARA UNA INSTALACIÓN EÓLICA TORRE Se deberán especificar las siguientes características de las torres de los aerogeneradores: Tipo. Material. Especificaciones de las Virolas. Especificaciones de las bridas. Tratamiento superficial. Diámetro en la parte superior. Diámetro en la parte inferior. Altura del buje. Figure 8 Instalación de una torre Longitudes y pesos de los tramos. GENERADOR Se describirán los principales parámetros técnicos del generador eléctrico. Tipo de rotor. Potencia nominal. Voltaje. Frecuencia. Figure 9 Instalación del generador Nº de Polos. Clase de protección (IP). Velocidad nominal de rotación. Factor de Potencia. Dimensiones. Peso. CIMENTACIONES Establecimiento de las bases del diseño de las zapatas de los generadores eólicos, las cuales deben ser capaces de soportar las cargas gravitacionales provocadas por la torre, la góndola, el transformador y todos los equipos que integran el aerogenerador. La zapata además debe ser capaz de soportar las solicitaciones provocadas por la acción del viento y resistir al vuelco. Figure 10 Cimentación de un aerogenerador La evaluación del sistema se llevar a cabo dependiendo de los watts que se requiera en el lugar para esto; se llevara a cabo un estudio en el que se evaluara el potencial eólico que hay en el lugar y se realizarán los cálculos necesarios para que con esto se pueda llevar a cabo un estudio de los materiales a usar la capacidad que el mismo tendrá y cuanto podrá generar. Los cálculos son un punto importante ya que los resultados se justifican las diferentes soluciones adoptadas en los diversos capítulos de las obras proyectadas. Se deberán analizar los siguientes capítulos: o Cálculos eléctricos: Se justificará la red interior del parque, el centro de transformación, instalaciones de baja tensión del edificio de control, los servicios auxiliares y la línea de evacuación del parque si existe (sistema no aislado). o Cálculos estructurales: De la estructura y cimentación del edificio de mando del parque, donde estarán ubicadas las protecciones, los equipos de telemando y los consumibles necesarios. o Cálculos de movimiento de tierras: Necesarios para la ejecución de las cimentaciones, vías de acceso y trazado de las líneas. Figure 11 Cálculos para un Generador eólico Cálculos referidos a la normativa de prevención de incendios: evaluación del nivel de riesgo del local, medidas de prevención y cálculo de la ventilación del edificio. Figure 12 Incendio de un Generador eólico Caída de tensión: Para realizar la comprobación de la caída de tensión de las líneas, se utilizaran, los valores de la resistencia óhmica (R) y de la reactancia (X), en C.A. a 60 Hz, en las condiciones de servicio, que serán facilitados por el fabricante. Intensidad máxima admisible en cortocircuito: Según este criterio, la sección del conductor, será aquella que permita soportar una corriente de cortocircuito por un espacio de tiempo, que deberá ser inferior al de actuación de las protecciones aguas arriba de la red interna del generador eólico. PROCEDIMIENTO PARA LA INSTALACION DE UN GENERADOR EOLICO 1. Ensamblaje del bastidor: Ensamblado el sistema de giro con sus motores de orientación, columnas y grupo hidráulico, y una vez superado el test de giro, se ensambla el conjunto con el bastidor trasero. A continuación, se colocan las vigas rail, el polipasto de servicio y se cablea el armario de control. Ilustración 5 Ensamblaje del bastidor 2. Ensamblaje de la multiplicadora: Se coloca el conjunto de la góndola dentro de la carcasa inferior y se ensamblan el transformador de potencia y el subconjunto eje principal/multiplicadora. Ilustración 6 Ensamblaje de la multiplicadora 3. Ensamblaje del generador: El proceso continúa con el ensamblaje y alineado del generador y la conexión eléctrica de todos los componentes al armario de control. Una vez conexionados, se somete a la góndola a una completa verificación final, simulando su funcionamiento en el parque eólico. Ilustración 7 Ensamblaje del generador 4. Ensamblaje de la carcasa: Superado con éxito el test de verificación de la góndola, se ensambla la carcasa superior, y la góndola se encuentra. Ilustración 8 Ensamblaje de la carcaza NOTA: la multiplicadora y el generador deben de ser compatibles; es decir deben ser considerados las características y especificaciones tanto de uno como del otro. LA TORRE 1. Montaje de la torre: Los tramos de torre se colocan uno encima de otro mediante grúas. Una vez colocados los tramos, el personal de campo une y ensambla las piezas. La ubicación y la altura del aerogenerador son estudiadas previamente para garantizar el máximo aprovechamiento del viento. Ilustración 9 Montaje de la torre 2. Montaje de la góndola: Una vez montada la torre se procede a la instalación de la góndola, la cual se acopla al último tramo de la torre. En paralelo al montaje del aerogenerador se procede a la conexión eléctrica de todos los componentes. Ilustración 10 Montaje de la góndola 3. Montaje del rotor: El montaje puede realizarse en tierra, acoplando las tres palas al buje, o bien pala a pala. Una vez que la góndola está instalada, se suben el buje y el cono y después se elevan las palas, horizontalmente, una a una. Ilustración 11 Montaje del rotor Software URBAWIND El software CFD para el modelado de viento en las zonas urbanas, o cualquier entorno construido. Determina las áreas de posible incomodidad del viento para hacer que los espacios al aire libre más agradable y más seguro para sus usuarios. El Módulo de ventilación natural está dirigido a arquitectos, constructores, desarrolladores. Se calcula y optimiza la ventilación natural de los edificios y evalúa la comodidad y calidad. Ilustración 12 Pantalla 1 del software URBAWIND El aire módulo de energía de interior está diseñado para los desarrolladores y fabricantes de pequeños proyectos de energía eólica, consultores, instaladores y desarrolladores. Permite validar el potencial de un sitio y la ubicación de las turbinas eólicas, para optimizar la producción y la vida útil de la maquinaria. Ilustración 13 Pantalla 2 del software URBAWIND Ilustración 14 Pantalla 3 del software URBAWIND SOPCAWIND Es una herramienta software que facilita el diseño de parques eólicos, teniendo en cuenta no sólo aspectos de productividad energética, sino también el posible impacto que el parque eólico puede tener en el medio ambiente, los radares u otros sistemas de telecomunicaciones cercanos. También evalúa el ruido acústico, el efecto de sombra sobre las viviendas cercanas, y aplica criterios para la protección del patrimonio o distancias de guarda a redes de transporte y ciertas instalaciones. El EWEA 2014 Annual Event, la feria más relevante a nivel europeo dentro del área de la energía eólica, ha sido el marco en el que se ha presentado recientemente la herramienta software SOPCAWIND, en la que ha participado el grupo Tratamiento de la Señal y Radiocomunicaciones (TSR) de la UPV/EHU. Ilustración 15 Pantalla 1 del software SOPCAWIND El desarrollo de un parque eólico es un proceso en el cual hay que tener en cuenta varios factores para asegurar el mejor aprovechamiento del recurso y realizar una correcta planificación que minimice los efectos no deseados que puede generar. “El parámetro fundamental a tener en cuenta a la hora de diseñar un parque eólico es el viento o el potencial eólico. Otro factor muy importante es la orografía del terreno” explica David de la Vega, miembro del grupo de investigación Tratamiento de la Señal y Radiocomunicaciones (TSR). Ilustración 16 Pantalla 2 del software SOPCAWIND Lo que ocurre en muchos casos es que el servicio de telecomunicaciones no se encuentra junto al parque, y “aunque las situaciones de interferencia no son habituales, un parque eólico puede alterar la señal de un radar que está a unos 10-20 kilómetros” subraya el investigador del grupo Tratamiento de la Señal y Radiocomunicaciones (TSR). PRESIOS DE GENERADORES EOLICOS Generador eólico 48V de 1500W HYE. Para cargar baterías configuradas en 48V - sistemas remotos aislados de CFE. Incluye Turbina de 1500W 48V Controlador de Carga Eólico 48V 1500W o 5 HOJAS diseñado para zonas de vientos suaves, CON ligera brisa arranca o Funcionamiento sorprendentemente silencioso con vibración mínima o Freno electromagnético y el frenado aerodinámico cuchilla o Rendimiento de potencia de salida superior o Resistencia a la intemperie Extreme o Resistencia al viento Extreme o Anti-moho y anti-corrosión o Peso ligero, fácil instalación o El diseño único veleta de la cola o Opción de color personalizado o 20 años de vida útil previsto, libre de mantenimiento o La garantía estándar de 5 años AEOLOS WIND TURBINE MANTENIMIENTO A GENERADORES EÓLICOS Mantenimiento correctivo Son intervenciones no programadas o de emergencia. Las intervenciones de mantenimiento correctivo las realizará personal cualificado para realizar tal fin. Mantenimiento preventivo Son inspecciones programadas de mantenimiento. En la programación de estas intervenciones es recomendable seguir las indicaciones del fabricante, como mínimo incluirán: Buje o Detección de fisuras. o Revisión del par de apriete de los tornillos. Palas o Inspección visual de las palas. o Detección de fisuras. o Inspección del extender de las palas. Eje transversal, biela o Lubricación cojinetes de las bielas. o Lubricación sistema de anti-rotación para el eje transversal, lubricación soporte del eje transversal y del cojinete liso delantero. o Chequeo del par de apriete de los tornillos. o Chequeo de los rodamientos. o Cilindro del pitch Lubricación anillos guía en alojamiento del eje de orientación de palas. o Lubricación rodamiento del eje de orientación. o Lubricación cabeza de bulón en el vástago del pistón. o Lubricación soporte del cilindro hidráulico. o Chequeo del par de apriete de los tornillos. o Chequeo del cojinete liso. o Chequeo de las partes en tubo portador. o Chequeo de rodamiento del eje de orientación de palas y anillos guía. o Chequeo del soporte del cilindro. o Chequeo del cilindro hidráulico. o Chequeo de posibles fugas de aceite. o Chequeo de la posición cero del sistema del eje de orientación de la palas. Eje principal o Lubricación rodamiento principal, frontal / trasero. o Chequeo de rodamientos. o Chequeo del par de apriete de los tornillos. Sistema de amortiguación o Lubricación disco de muelles derecho / izquierdo. o Chequeo del par de apriete de los tornillos. Reductora o Lubricación general. o Chequeo par de apriete de los tornillos. o Chequeo de la holgura de los rodamientos. o Chequeo fugas de aceite. o Test de aceite. Frenos o Chequeo del par de apriete de los tornillos. o Chequeo pinzas y pastillas de frenos. o Chequeo del disco de freno. o Eje de transmisión. o Lubricación general. o Chequeo del eje de transmisión. Generador o Lubricación general. o Chequeo de los amortiguadores de caucho. o Chequeo de los rodamientos. o Chequeo del dispositivo protector del ventilador y tratamiento de la superficie. Sistema o Revisión de niveles. o Cambio filtro alta presión. Motor de orientación o Lubricación general. o Chequeo de rodamientos. o Revisión de fugas de aceite. Sistema del rodamiento de orientación o Lubricación mordazas, vértice inferior, borde interno, dientes. o Chequeo del par de apriete de los tornillos. o Chequeo de los rodamientos de deslizamiento. o Control del material. Góndola y corona o Chequeo del par de apriete de los tornillos. o Control del material. o Chequeo de soldaduras. Carcasa o Revisión general. Torre tubular o Chequeo del par de apriete de los tornillos y revisión general. Figure 13 Mantenimiento a Generadores eólicos Entrega del trabajo Buenas tardes Sr(a) Nuestra empresa le comunica que con fecha __ de ______________ de _____ hemos concluido la instalación del sistema con los más altos estándares de calidad y seguridad: Cliente: Referencia Obra: Dirección: Localidad: : Fecha Inicio: Ejecutor: Fecha Entrega: Director de Obra: Garantías: Al concluir los trabajos de instalación y conexión de Generadores eólicos, el jefe de obra le dará un breve recorrido en la instalación para revisión del sistema y sus conexiones, si el cliente así lo desea: Los trabajos están debidamente ejecutados y terminados. Verificando que los materiales y garantías de calidad son los ofertados. Los tiempos de ejecución no han sido superados. Que se han respetado las instalaciones e inmuebles, así como la limpieza y el cuidado de las Áreas. En caso de encontrar alguna anomalía en la instalación de Generadores eólicos, se describirán en el apartado de Observaciones para corregirlas lo antes posible y poder solucionarlas y así entregar el trabajo satisfactoriamente y en las condiciones que la empresa lo índico. Observaciones: Visto que las obras correspondientes que se describen han sido ejecutadas, damos por concluido los trabajos en la misma. Las partes presentes manifiestan estar de acuerdo por lo que con pleno conocimiento y conformidad el cliente queda satisfecho y recibe el equipo de Generadores eolios totalmente funcional y sin ningún desperfecto, para que así conste firman esta acta, el __ de ____________ de_____. Nombre Y Firma Monitoreo y mantenimiento Al llevar a cabo la instalación del generador eólico la empresa se compromete a realizar verificaciones por cierto periodo que será establecido con el cliente en el cual se revisara que el equipo trabaje de la manera adecuada. Ilustración 17 Mantenimiento Ilustración 18 Monitoreo
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