1

LISTA DE FIGURAS

Figura 2.1. Generador eléctrico………………………………………………………........7

Figura 2.2. Generador de corriente alterna usado en una central eléctrica………………..8

Figura 2.3 Dinamo empleado para encender la luz de una bicicleta a través del

pedaleo…………………………………………………………………………………….8

Figura 2.4. Señales de salida de un alternador, en corriente alterna y un dínamo en

corriente directa……………………………………………………………………………9

Figura 2.5. Diagrama de un generador de corriente alterna equipado con un

conmutador………………………………………………………………………………...9

Figura 2.6. Generador de corriente directa………………………………………………...10

Figura 2.7 Las tres armaduras……………………………………….…………………....10

Figura 2.8 Tipos de generadores………………………………………………………….11

Figura 2.9 Principio de operación de un generador………………………………………11

Figura 2.10 Regla de la mano derecha para generadores………………………………….12

Figura 2.11 Conexiones y voltajes más usuales en generadores de plantas de

emergencia………………………………………………………………………………....13

Figura 2.12 Conexión delta……………………………………………………………......14

Figura 2.13 Conexión estrella……………………………………………………………..15

Figura 2.14 Estator de un generador eléctrico…………………………………………......15

Figura 2.15 El rotor de un generador eléctrico…………………………………………….16

Figura 2.16 Rotor cilíndrico y rotor de polos salientes…………………………………....17

Figura 2.17 Métodos de enfriamiento de generadores………………………………….....18

Figura 2.18 Armadura y partes seleccionadas en un generador de corriente directa usado

como excitatriz………………………………………………………………………….....18

Figura 2.19 Excitatriz sin escobillas………………………………………………………19

Figura 2.20 Sistema de excitación estático………………………………………………..21

Figura 2.21 Jaula de ardilla.……………………………………………………….............21

Figura 2.22 Rotor Devanado………………………………………………………………22

Figura 2.23 Generador monofásico con una bobina de varias vueltas insertada en dos

ranuras……………………………………………………………………………………..22

Figura 2.24 Corriente de dos bases “Bifásico”……………………………………………23

Figura 2.25 Generador trifásico……………………………………………………………24

2

Figura 3.1 Bosquejo del molino Persa (izquierda) e imagen real del molino Persa

(derecha)……………………………………………………………………………….......25

Figura 3.2 Molino a inicios de la revolución industrial (izquierda) y aerogenerador de

mediados de siglo XX (derecha)…………………………………………………………25

Figura 3.3 Aerogenerador Gedser de 1958 en Dinamarca……………………………….26

Figura 3.4 El Best Romani……………………………………………………………….27

Figura 3.5 Aerogeneradores modernos…………………………………………………..27

Figura 3.6 Organigrama de la clasificación de los aerogeneradores…………………….28

Figura 3.6 Darrieus y Savonius………………………………………………………….29

Figura 3.7 Monopala, bipala y multipala..………………………….……………………30

Figura 3.8 Barlovento y sotavento………………………………………………………30

Figura 3.9 Diversos componentes de un aerogenerador………………………………....31

Figura 3.10 Transformaciones de energía de un aerogenerador…………………………32

Figura 3.11 Rotor de la turbina…………………………………………………………..32

Figura 3.12 Caja de engranajes…………………………………………………………..33

Figura 3.13 Freno de discos……………………………………………………………...34

Figura 3.14 Celda del convertidor de corriente ubicado a media altura en la

torre……............................................................................................................................35

Figura 3.15 Transformador típico de 130 KV para conectarse a la red………………….35

Figura 3.16 Sistema de orientación……………………………………………………....36

Figura 3.17 Sistema de orientación por veletas…………………………………………..36

Figura 3.18 Principales partes de la turbina………………………………………………38

Figura 3.19 Ensamble de la góndola a la turbina…………………………………………39

Figura 3.20 El buje……………………………………………………………………..…39

Figura 3.21 Ángulo de paso de una pala……………………………………………….…40

Figura 3.22 Vista exterior de una multiplicadora marca Valmet con potencia de operación

de 660 KW e interior de la caja de engranajes paralelos…………………………………..41

Figura 3.23 Velocidad de giro constante…………………………………………………..43

Figura 3.24 Generador con convertidores………………………………………………....43

Figura 3.25 Generador con control de deslizamiento……………………………………...44

Figura 3.26 Generador con potencia nominal de 1500 KW……………………………….44

3

Figura 3.27 Inclusión del sistema de refrigeración………………………………………..45

Figura 3.28 Pala echa con resina de poliéster y fibra de vidrio con una longitud de hasta

100m………………………………………………………………………………………45

Figura 3.29 Corona de rodamientos y engranajes…………………………………………46

Figura 3.30 convertidor acoplado al eje de alta……………………………………………46

Figura 3.31 Celda del controlador para una máquina de 1 MW…………………………..47

Figura 3.32 Acceso y ascensor en la torre…………………………………………………48

Figura 3.33 Anemómetro y veleta…………………………………………………………48

Figura 3.34 Cimentación…………………………………………………………………..49

Figura 3.35 Potencia del rotor en función de la velocidad de giro………………………...50

Figura 3.36 curvas del rotor acopladas al generador de velocidad constante (recta)….......50

Figura 3.38 Rotor acoplado a un generador de velocidad variable………………………..51

Figura 3.39 Curvas de potencias normalizadas de dos modelos de aerogeneradores

comerciales………………………………………………………………………………...52

Figura 3.40 Diferentes tipos de cimentación monopilote, trípode y anclaje………………52

Figura 3.41 Mantenimiento aéreo en instalaciones en el mar……………………………..53

Figura 3.42 Subestación de transformación en alta mar…………………………………..53

Figura 3.43 Parque eólico Westermeerwind de los Países Bajos…………………………54

Figura 3.44 Ruido provocado por las maquinas eólicas…………………………………..55

Figura 3.45 Desgaste causado por las cimentaciones……………………………………..55

Figura 3.46 Vista aérea de parques eólicos en La Ventosa, Oaxaca……………………...59

4

LISTA DE TABLAS

Tabla 2.1. Capacidad en KW instalados por país…………………………………...56-57

Tabla 2.2. Proyectos eólicos en América Central…………………………………...58-59

Tabla 2.3. Parques eólicos en México………………………………………………59-60

5

RESUMEN.

Este trabajo de investigación denota temas contemporáneos y muy variados, como el

caso de las diversas aplicaciones y facetas del genrador que recalca la importancia de conocer

las máquinas protagonistas y los factores variantes en la generación de electricidad, además

con una invitación o motivación a adentrarse en el mundo de las Aero turbinas ya que son el

futuro activador económico de la región.

En el capítulo 2 se sientan las bases teóricas y prácticas de la constitución básica,

principio de funcionamiento de un generador y de sus componentes auxiliares, sirviendo

como un recuento de temas vistos en ingeniería eléctrica y recopilación de fundamentos que

ayudaran al buen entendimiento, asimilación y comprensión de ciertas características y casos

particulares sobre los fenómenos magnéticos que puedan suscitarse y tener los

conocimientos necesarios para actuar frente a todos los posibles problemas relacionados con

la parte central del tema o claramente hablando a lo que conocemos como generador.

En el capítulo 3 esquematiza un completo sistema en la que el generador funge como

el corazón del mecanismo y componentes que lo auxilian y lo complementan formando una

turbina que aprovecha la energía cinética del viento y generar una diferencia de potencial.

La sección del capítulo 4 arroja conclusiones claras y tajantes sobre las ventajas de

conocer el complejo sistema mencionado con anterioridad así como las consecuencias de

aplicar las bases del electromagnetismo en los modelos de construcción de mecanismos de

generación; enumerando los beneficios diversos de las nuevas tecnologías de

aprovechamiento en recursos inagotables así cono la iniciativa de ser parte de las personas a

las que se les atribuye algún modelo de cambio en las máquinas.

6

CAPITULO I

INTRODUCCION

Generar energía eléctrica resulta atractiva no solo por las remuneraciones

económicas que arroja si no también es motivado por las impensables y catastróficas

consecuencias del desabasto de la indispensable y dependiente electricidad. Es por eso que

el hombre se las ha ingeniado para producirla de diversas maneras entre las cuales se ha

fracasado; con el tiempo y la experiencia se aprendió a corregir las fallas en las técnicas de

generación.

En un principio ésta es creada por centrales que utilizaban calderas que quemaban

combustibles fósiles, pero estas instalaciones debido a su tecnología de siglos atrás, muy

robustas, poco eficientes y muy contaminantes; es ahí donde aparecen las nuevas tendencias

de producción con las muy afamas fuentes renovables de energía que actualmente están

creciendo gigantescamente en el interior del país y desplazando a lo que un día fueron las

principales soportes de generación de electricidad.

Pero resulta muy curioso, que ambas formas de producción tienen muchas similitudes

y algo en común que utilizan casi las mismas máquinas como motores, convertidores,

alternadores, dispositivos electromecánicos y particularmente un generador por ello de ahora

en adelante en este texto no abocaremos al análisis de estas asombrosas hazañas de ingeniería

aplicados una turbina eólica, motivados a enriquecer y cimentar los conocimientos porque

debemos familiarizarnos con este sector, no solo como futuros ingenieros si no como

ciudadanos consientes que vivimos en una región dinámica muy rica en recurso eólico.

7

CAPITULO II GENERADORES ELECTRICOS.

2.1 Definición de un generador

Los generadores eléctricos son máquinas que transforman en energía eléctrica otras

formas de energía. Lo consigue gracias a interacción de dos elementos principales que lo

componen, la parte móvil llamada rotor y la parte estática llamada estator. En la siguiente

figura 2.1 es mostrado un generador eléctrico.

Figura 2.1 Generador eléctrico.

Las características eléctricas principales que son caracterizadas en un generador

eléctrico son: el voltaje generado en terminales y la corriente que se puede entregar, si la

corriente entregada es continúa se le denomina generador de corriente continua y si es alterna

se le llama generador de corriente alterna.

Al primer principio del generador se le llama acción del generador o también es

conocido como de inducción. El voltaje es inducido en un conductor que se encuentra dentro

de un campo magnético, esto sucede cuando el flujo magnético se corta por el conductor.

Este principio toma energía mecánica para producir el movimiento, este produce la

electricidad que se genera.

El segundo principio es llamado la acción del rotor, éste es solo simplemente las

fuerzas mecánicas entre imanes. Cuando dos imanes (o electroimanes) se aproximan el uno

al otro, uno es atraído o repelido respecto al otro. Algunos motores suelen usar un imán

permanente y un electroimán, otros solo usan dos electroimanes; de cualquier manera la

energía eléctrica crea al menos uno de los campos magnéticos, entonces la fuerza entre los

dos campos magnéticos producen el movimiento.

El generador puede ser de corriente continua (dínamo) o de corriente alterna

(alternador). Estos últimos son los únicos que se utilizan actualmente. Los generadores

8

eléctricos se diferencian según el tipo de corriente que producen. Así, nos encontramos con

dos grandes grupos de máquinas eléctricas rotativas: los alternadores y las dinamos.

Los alternadores generan electricidad en corriente alterna. El elemento inductor es el

rotor y el inducido el estator. Un ejemplo son los generadores de las centrales eléctricas

como se ve en la figura 2.2, las cuales transforman la energía mecánica en eléctrica alterna.

Figura 2.2 Generador de corriente alterna usado en una central eléctrica.

El generador de corriente continua también llamado dinamo, es una maquina

eléctrica rotativa a la cual se le suministra energía mecánica y la transforma en energía

eléctrica en corriente continua. Suelen ser muy inusuales debido a que la producción y

transporte de energía eléctrica es en forma de corriente alterna. Los dínamos generan

electricidad en corriente continua.

El elemento inductor es el estator y el inducido el rotor. Un ejemplo lo

encontraríamos en la siguiente imagen 2.3 en el cual se ve una dinamo conectado a la luz

que tiene una bicicleta, la cual funciona a través del pedaleo.

Figura 2.3 Dinamo empleado para encender la luz de una bicicleta a través del pedaleo.

9

El principio de funcionamiento del alternador y de la dinamo se basa en que el

alternador mantiene la corriente alterna mientras que la dinamo convierte la corriente alterna

en corriente continua. En la imagen 2.4 se muestran como son las señales de salida alterna y

continua.

Figura 2.4 Señales de salida de un alternador, en corriente alterna y un dínamo en corriente

directa.

2.2 diferencia entre generadores de corriente alterna y corriente directa.

Los generadores de corriente alterna y corrientes directas elementales mostrados en

la (figura 2.5 y 2.6) están construidos básicamente de la misma manera. En cada uno de los

dos casos, una bobina gira entre los polos de un imán y se induce un voltaje de corriente

alterna en ella. Las maquinas solo suelen ser diferenciadas en la forma de que las bobinas

estén conectadas al circuito externo, en tanto que los generadores de corriente alterna llevan

anillos colectores el cual se observa en la figura 2.7b, y los de corriente directa requieren un

conmutador como se ve en la figura 2.7a. En ocasiones suelen construirse maquinas

pequeñas con anillos colectores y un conmutador como se ilustra en la (figura 2.7) Tales

maquinas pueden funcionar al mismo tiempo como generadores de corriente alterna y

corriente directa.

Figura 2.5 Diagrama de un generador de corriente alterna equipado con un conmutador.

10

Figura 2.6 Generador de corriente directa.

Figura 2.7 Las tres armaduras (a), (b) y (c) tienen devanados iguales. Según como estén

conectados ya sea anillos colectores o a un conmutador, así se puede obtener un voltaje de

corriente alterna o corriente directa.

2.3 devanados y campos en el generador.

En la siguiente figura 2.8 se muestran cuatro tipos de generadores. Para generar

electricidad se debe empezar por un campo magnético principal, entonces este campo se

debe cortar por un conductor, el campo principal se puede producir por un imán permanente

que puede ser parte del estator como se muestra en la figura A, o bien puede ser de rotor

como se muestra en la figura B. El campo principal puede ser un campo electromagnético

en lugar de un imán permanente, la bobina con la que es producida se le llama el devanado

del campo, o simplemente campo.

El campo se puede devanar en el estator como se muestra en la figura C, o sobre el

rotor como se muestra en la figura D. Los conductores en que se induce la electricidad,

forman el devanado de armadura. En los generadores de corriente directa, el devanado de

armadura está sobre el rotor o parte giratoria, sin embargo, en los generadores de corriente

alterna para ciertas aplicaciones, el devanado de armadura está en la parte estacionaria

(estator)

11

Figura 2.8 Tipos de generadores.

2.4 funcionamiento de los generadores.

Comenzando con el análisis del principio de operación de un generador hacemos

mención a la ilustración 2.9 donde podemos visualizar la construcción de un generador

sencillo y practico con sus componentes básicos formado por imanes permanentes cóncavos

que maximizan la potencia del campo magnético; los cuales representan los polos norte y

sur respectivamente y entre ellas el conductor del devanado del rotor fijado en sus terminales

con anillos rozantes que son de material metálico donde se obtiene la energía producida.

Figura 2.9 Principio de operación de un generador.

12

2.5 regla de la mano derecha para generadores

Para poder determinar la polaridad de un generador eléctrico se es conocido el

nombre de una regla llamada la regla de la mano derecha, el cual consiste primero en conocer

dos direcciones, a estas le llamaremos:

1.- La dirección (Norte o Sur) del campo magnético.

2.- La dirección en la cual el conductor se mueve y cómo corta al campo.

Se es posible con el uso de la regla de la mano derecha para generadores, determinar

las direcciones. El dedo pulgar apunta hacia arriba, el dedo índice hacia la izquierda y el

dedo medio hacia el cuerpo.

Como se puede apreciar en la figura 2.10 se muestra que el dedo índice indica la

dirección del flujo magnético, el dedo pulgar apunta hacia la dirección en que se mueve el

conductor y el dedo medio indica la dirección del flujo de corriente.

Figura 2.10 Regla de la mano derecha para generadores.

2.6 los generadores eléctricos en aplicaciones industriales y de emergencia.

Para las plantas de emergencia se es usual dependiendo de su tamaño, los generadores

de corriente alterna (C.A), se es posible construir generadores monofásicos y trifásicos,

puestos en funcionamiento por motores de gasolina (hasta 100 kW) motores diésel (hasta

2000kW) o turbina de gas (para potencias mayores de 500 kW); dependiendo de su potencia

o tamaño pueden generar con los siguientes niveles de voltaje:

13

1.- 600 volts o menos

Monofásicos

120 volts, tres conductores

120/240 volts, tres fases

240 volts, tres conductores

Trifásicos

240 volts, tres conductores

120/ 208 volts, cuatro conductores

120/240 volts, cuatro conductores

480 volts, tres fases

600 volts, tres fases

2.- Mayores de 600 volts

Tres fases

2 400 volts

4 160 volts

12 470 volts

13 800 volts

En el siguiente esquema de la figura 2.11 se muestran las conexiones y voltajes más

usados en los generadores de las plantas de emergencia en generadores trifásicos.

Figura 2.11 Conexiones y voltajes más usuales en generadores de plantas de emergencia.

14

Conexión delta: En La conexión delta figura 2.12 el extremo del devanado 1 se

conecta l punto inicial del devanado 2, el extremo del devanado 2 al inicial del 3 y el extremo

del 3 al inicial del 1.

Así los tres devanados forman un circuito cerrado. Las puntas se extraen de las tres juntas

de los devanados para conectarse a la carga.

Figura 2.12 Conexión delta

Conexión estrella: En la conexión estrella figura 2.13, los extremos iniciales de cada

devanado se conectan juntos y los finales se conectan a la carga.

Figura 2.13 Conexión estrella.

2.7 Los componentes de un generador de corriente alterna.

Los principales componentes de un generador de corriente alterna, son los que se

indican a continuación:

1.- Estator.

2.- Rotor

3.- Sistema de enfriamiento.

4.- Excitatriz.

5.- Conmutador.

A continuación daremos una definición breve de los componentes del generador.

15

Estator:

Parte fija exterior de la máquina. El estator está formado por una carcasa metálica

que sirve de soporte. En su interior como observamos en la figura 2.14 encontramos el núcleo

del inducido, con forma de corona y ranuras donde se alojan los conductores del

enrollamiento inducido.

Figura 2.14 Estator de un generador eléctrico.

Rotor:

Es la parte móvil que gira dentro del estator. El rotor contiene el sistema inductor y

los anillos de rozamiento, mediante el cual es alimentado el sistema inductor. Véase en la

siguiente figura 2.15 el cual muestra la parte móvil llamada rotor.

Figura 2.15 El rotor de un generador eléctrico.

Para producir el campo magnético sobre el rotor se utilizan polos que consisten de

paquetes de laminaciones de fierro magnético esto para reducir las llamadas corrientes

circulantes. En la siguiente figura 2.16 se ilustran dos tipos de rotores; los rotores se fabrican

del tipo de polos salientes (baja velocidad) o rotor cilíndrico (alta velocidad).

16

Rotor cilindrico Rotor de polos salientes

Figura 2.16 Rotor cilíndrico y rotor de polos salientes.

Sistema de enfriamiento:

Los tipos de enfriamiento normalmente usados en los generadores de corriente alterna son:

Los de aire enfriado: Los generadores que suelen usar este tipo de método de

enfriamiento, toman el aire del exterior a la temperatura ambiente como medio de

enfriamiento, el aire es circulado a través del estator y rotor por medio de impulsores en

ambos extremos del rotor.

Cambiador de calor aire- agua: Un generador con un intercambiador de calor aire-

aire es diferente de uno del tipo con enfriamiento natural, debido a que el intercambiador de

calor constantemente recircula el mismo aire a través del estator.

Cambiador de calor aire-agua: Es diferente del que usa cambiador de calor aire-aire,

en que el calor que viene del rotor y el estator se circula a través de un enfriador que consiste

de un cierto número de tubos de cobre con perforaciones de circulación alrededor del

diámetro exterior de los tubos.

Como vimos existen varios métodos de enfriamiento en los generadores y estos pueden

reflejarse en la figura 2.17.

17

Figura 2.17 Métodos de enfriamiento de generadores.

Excitatriz: La excitatriz es la encargada de suministrar la tensión y corriente continua para

así alimentar el generador de un alternador síncrono y convertir a éste en un electroimán con

capacidad en general para regular la intensidad del campo magnético.

Podemos hacer mención de algunos tipos de excitatriz el cual son:

La excitatriz de corriente directa: Los pequeños grupos electrógenos o plantas de

emergencia usan aún sistemas de excitación a base de pequeños generadores de corriente

directa acoplados directamente al eje del generador, estos pequeños generadores de corriente

directa en realidad generar corriente alterna y la rectifican por medio de un conmutador sobre

el que se deslizan las escobillas.

Uno de los problemas que suelen presentar los sistemas de excitación a basa de

generadores de corriente continua es que requieren de mayor mantenimiento que otros

sistemas de excitación que se denominan “rotatorios sin escobillas” o estáticos.

En el siguiente esquema de la figura 2.18 se puede ver las partes en un generador de corriente

directa empleada como excitatriz.

18

Figura 2.18 Armadura y partes seleccionadas en un generador de corriente directa usado

como excitatriz.

Excitatriz sin escobillas: Opera bajo el mismo principio que el anterior, sólo que ahora se

eliminan las escobillas y el conmutador, de hecho la excitatriz de un generador de corriente

alterna con los polos de campo estacionario, el voltaje generador de corriente alterna en los

devanados rotatorios de rectifica por medios de diodos montados sobre la estructura rotatoria

como se ve en la figura 2.19.

Figura 2.19 Excitatriz sin escobillas.

19

Excitatriz estática: Este tipo de excitatriz elimina la excitatriz rotatoria, pero conserva los

anillos rozantes y escobillas, la potencia para el campo se toma de la salida del generador.

El sistema de control de voltaje controla la corriente excesiva de campo para regular el

voltaje del generador. Los sistemas de excitación estáticos proporcionan una respuesta más

rápida que los otros sistemas de excitación, para controlar el voltaje. Véase en la figura 2.20

el sistema de excitación estático.

Figura 2.20 Sistema de excitación estático.

Conmutador: La conmutación es el proceso mediante el cual se convierten los voltajes y

corrientes de corriente alterna del rotor de una máquina de corriente directa a voltajes y

corrientes de corriente directa en sus terminales.

2.8 tipos de generadores eléctricos: generador síncrono.

Los generadores síncronos son muy usados en producción de energía de alta potencia.

La mayoría de las centrales de producción usan este convertidor de energía que permiten

alcanzar grandes potencias y generar una tensión trifásica.

El término síncrono se da porque en este tipo de máquinas el desplazamiento del

campo magnético giratorio coincide siempre con el desplazamiento del rotor. En estos

generadores la velocidad de rotación del rotor que es generada el campo magnético y la

frecuencia de la señal eléctrica inducida están relacionadas a través de la siguiente ecuación

2.1:

𝑓 =𝑝∗𝑛

60 (Ecuación 2.1 frecuencia de la señal eléctrica inducida)

20

Siendo 𝑝 el número de pares de polos que genera el campo magnético, 𝑛 el número

de revoluciones por minuto que da el eje del rotor del generador y 𝑓 la frecuencia de la señal

eléctrica de salida (ciclo/s o Hercios).

Cuando se mantienen los conductores o espiras en reposo (la parte del estator de la

máquina) haciendo que se haga el movimiento giratorio con respecto al conductor sea el

campo magnético, haciendo así uso del giro de un rotor de varios polos que se han obtenido

mediante espiras que pasa una corriente de excitación o ya sea por la acción de imanes

permanentes, es producida una fuerza electromotriz, o f.e.m., inducida en los conductores

que están en reposo, cuya amplitud depende la corriente de excitación así como de la

frecuencia de la velocidad mecánica de giro del rotor.

La ventaja principal que presenta este modelo es que la corriente alterna se puede

retirar de los bornes fijos y no de las escobillas que son sometidas continuamente a

rozamiento. Así la corriente inducida es producida, en este caso, en los devanados con núcleo

de hierro, que están colocados y distribuidos en la parte interior del estator, de manera que

la tensión y la corriente inducidas son completamente sinusoidales.

En este tipo de generador se usa en aerogeneradores de velocidad variable, bien sea

de pequeña potencia ya sea para carga de baterías a través de un rectificador electrónico o

así mismo aerogeneradores de velocidad variable de media y gran potencia. En ambas

configuraciones son generadores de pequeña velocidad de sincronismo mediante un alto

número de polos.

2.9 Tipos de generadores eléctricos: generador asíncrono o de inducción.

En este tipo de máquinas no existe corriente conducida a uno de los arrollamientos.

La corriente que es circulada por uno de los devanados se debe a la f.e.m. inducida por la

acción del flujo de otro, por esta razón es llamado máquinas de inducción. El término

asíncrona se da debido a que la velocidad de giro del rotor no es la velocidad de sincronismo

impuesta por la frecuencia de la red.

La construcción y la robustez son las características más importantes de los motores

asíncronos, sobre todo para los que hacen uso de los llamados rotores jaula de ardilla sobre

los cuales se hablara en detalle más adelante.

A día de hoy, el uso de las máquinas asíncronas o de inducción en la generación de

energía eléctrica es mayoritario. Con esta máquina, el campo magnético giratorio se crea a

través del estator, cuyos devanados deberán estar conectados a una fuente exterior de tensión

alterna. Debido a ésta configuración, con el bobinado actuando como una carga inductiva,

para generar el campo magnético, se consume corriente desfasada de la tensión y, por lo

tanto, se consume energía reactiva.

En lo que se refiere a los aspectos constructivos de la máquina, hay que tener en

cuenta dos tipos distintos de rotores: Jaula de Ardilla y Rotor Bobinado. En el rotor de Jaula

de Ardilla figura 2.21, disponemos de una serie de conductores de cobre o aluminio (barras)

21

puestos en cortocircuito gracias a dos anillos laterales. Dentro de ésta estructura se apilan

láminas o chapas de hierro, provistas de ranuras para encajar fácilmente con el devanado.

Figura 2.21 Jaula de ardilla.

Para el Rotor Devanado o con Anillos figura 2.22, se dispone de un arrollamiento

trifásico similar al situado en el estator, en el que las tres fases se conectan por un lado en

estrella y por el otro se mandan a unos anillos aislados entre sí. Gracias a esta configuración

podemos introducir resistencias externas por los anillos para limitar las corrientes de

arranque, mejorar las características del par y controlar las velocidades.

Figura 2.22 Rotor Devanado.

2.10 Generador monofásico.

Para adentrarnos al estudio de un generador monofásico primero tenemos tener en

claro de lo que se trata el significado de fase. Una fase tiene muchos significados según el

entorno, por lo tanto al hablar de fase se tiene que adecuarse al texto, en este caso una fase

es un conductor que se adecua a una línea. Por lo tanto un generador monofásico no es más

que la constitución de un devanado y su voltaje o corriente solo muestran una fase.

22

Se habla de monofásico cuando se dispone únicamente de una tensión alterna. El

circuito funciona con dos hilos y la corriente que circula es siempre la misma. La onda de

corriente alterna básica viene del giro de una bobina dentro de un campo magnético.

Considerando un imán permanente que gira a una velocidad constante en el interior

de un anillo de hierro estacionario como se puede observar en la siguiente figura 2.23. Este

imán es impulsado por una fuente mecánica externa, como una turbina; el anillo (o estator)

reduce la reluctancia del circuito magnético por lo tanto la densidad de flujo en el entrehierro

es mayor a la que habría si el estator no estuviera.

Figura 2.23 Generador monofásico con una bobina de varias vueltas insertada en dos

ranuras.

2.11 Generador bifásico.

El término bifásico se da por dos tensiones desfasadas 90°, que ya se utilizan hoy en

día. El alternador está formado por dos devanados colocados 90° uno respecto al otro.

Obsérvese en la figura 2.24.

En un generador bifásico se encuentran dos arrollamientos e iguales independientes

o interconectados en el estator, de forma tal que quedan desplazados en el espacio de 90°

eléctricos.

Figura 2.24 corriente de dos bases “Bifásico”.

23

2.12 Generador trifásico.

Un generador trifásico es similar a un generador bifásico, excepto que el estator tiene

tres devanados idénticos en lugar que dos. Los tres devanados a-1, b-2 y c-3 están colocados

a 120° entre sí, como es ilustrado en la figura 2.25. Cuando el imán gira a velocidad

constante, los voltajes inducidos en los tres devanados tienen los mismos valores pero

presentan picos en instantes diferentes.

Figura 2.25 Generador trifásico.

2.13 Especificaciones del generador.

La placa de identificación de un generador indica la potencia, el voltaje, la velocidad

y otros detalles sobre la máquina. Estos parámetros, o características nominales, son los

valores garantizados por el fabricante. Por ejemplo, en la placa de identificación de un

generador de 100 kW aparece la siguiente información:

Potencia 100 kW Velocidad 1200 r/min

Voltaje 250 V Tipo Compuesto

Corriente

De excitación 20 A Clase B

Elevación

De temperatura 50 °C

Estas especificaciones nos indican que la máquina puede suministrar, de forma

continua, una potencia de 100 kW a un voltaje de 250 V, sin exceder la elevación de

temperatura de 50 °C. Por consiguiente, puede suministrar una corriente de carga de 100

000/250 = 400 A. Posee un devanado en serie y la corriente en el campo en derivación es de

20 A. En la práctica, el voltaje en las terminales se ajusta a un valor cercano a su capacidad

de 250 V. Podemos obtener cualquier cantidad de potencia del generador, en tanto no

sobrepase los 100 kW y la corriente sea menor a 400 A. La designación clase B se refiere al

tipo de aislante utilizado en la máquina.

24

CAPITULO III AEROGENERADORES

3.1 Definición y antecedentes.

Un aerogenerador eléctrico no es más que una máquina encargada de aprovechar la

energía cinética proveniente del viento pasando por la energía mecánica para finalmente

obtener energía eléctrica por medio de un complejo sistema que comprende desde la

captación, la generación y la distribución.

El viento es una de las más antiguas fuentes de energía conocidas los convertidores

de energía eólica eran conocidos en Persia y China; durante largos periodos los barcos de

vela constituyeron una importante utilización de la energía eólica.

El primer molino de viento que se conoce a detalle es el molino Persa de eje vertical;

este molino se utilizaba para triturar granos y fue de uso cotidiano en la antigua civilización

siglos antes de nuestra era (fig.3.1)

.

Figura 3.1 bosquejo del molino Persa (izquierda) e imagen real del molino Persa (derecha)

Durante el siglo VII, se fabricaron en masa los molinos de eje horizontal de cuatro

aspas de material textil explícitamente en Holanda; con el inconveniente de que debido a la

pequeñez de sus aspas no se aprovechaba al máximo la energía proveniente del viento por

lo que urgía una buena orientación de la tela.

Entre los siglos XIX y XX la maquinas eólicas sufrieron una completa

transformación con el desarrollo de la teoría aerodinámica y técnicas de construcción;

utilizando materiales más ligeros y resistentes, así como el surgimiento de sistemas de

control.

La primera electricidad generada a partir del viento fue debida a la máquina

construida por Charles F. Brush, en Cleveland, Ohio, en 1888. Su potencia nominal de 12

25

KW, y producía corriente directa. Mientras que en Dinamarca en los años subsiguientes

(1891-1918) fueron diseñados masivamente por el profesor Poul La Cour aerogeneradores

capaces de proveer de 20 a 35 KW.

En la figura 3.2 se muestra un molino al inicio de la revolución industrial y un aerogenerador

de mediados del siglo XX.

Figura 3.2 molino a inicios de la revolución industrial (izquierda) y aerogenerador de

mediados de siglo XX (derecha)

En el transcurso de ambas guerras mundiales con el perfeccionamiento de las técnicas

de fabricación de las hélices de aviación trajeron consigo proyectos de máquinas eólicas de

dos, tres, cuatro o inclusive de una única pala. (fig. 3.3)

Figura 3.3 aerogenerador Gedser de 1958 en Dinamarca.

26

Con la crisis energética sufrida en E.U.A en los 70’s comienza a explotar la energía

procedente del viento, activando un plan que pone en servicio grandes aerogeneradores que

producían potencias de entre 2 y 5 MW.

En 1975 son puestos en servicio os aerogeneradores de unas palas de metal con un

diámetro de 38 m, produciendo 100 KW.

En 1977 se fabrica el modelo que abastecía 200 KW, mientras que en el año siguiente

se termina un aerogenerador bipala con un diámetro de 60 m accionando un alternador de 2

MW, paralelamente la empresa BOEING estudia un modelo con palas de acero teniendo

como diámetro 91 m y suministraba 2, 5 MW.

El aerogenerador “Best Romani” tripala de 30 m de diámetro echo de aleaciones

ligeras de metal fue instalado en Beauice, Francia, aporto 800 KW a la red con un viento de

60 km/h.

Figura 3.4 El Best Romani

3.2 Las nuevas máquinas eólicas.

Gracias a los estudios en el campo de la aerodinámica se ha mejorado el rendimiento

de los aerogeneradores que varían de un 10% a 45%; llegando a producir anualmente 1000

KW/h por metro cuadrado de área barrida con vientos superiores a los 5m/s a 10 m de altura.

De la totalidad de los aerogeneradores instalados según aproximaciones el 80% es

tripala con rotores de 40 m de diámetro con una producción media de 600 a 1300 K.

Con el transcurso de los años aparecen diseños en donde se reduzcan los costos en

cuanto a fabricación, producción y mantenimiento, aplicando nuevas técnicas innovadoras

de construcción, al uso de trenes de potencia modulares, modelos sin caja de multiplicación,

sistemas de comunicación más eficaces y orientación libre; sin dejar a un lado los avances

en la reducción de cargas, perdidas debido a los desgastes mecánicos y el subsistema de

regulación. Todo lo anterior nos conlleva a trenes de potencia más ligeros y barato.

27

Figura 3.5 aerogeneradores modernos

3.3 Clasificación

En esta época contemporánea se dispone de diversificados modelos de

aerogeneradores diferenciándolos y clasificándolos según aspectos como: la potencia

proporcionada, el número de palas o la manera de producir energía

Figura 3.6 Organigrama de la clasificación de los aerogeneradores

3.3.1 Por la posición del aerogenerador con respecto al eje.

Clasificación de los aerogeneradores

por la posición de la con

respecto al eje

eje vertical

eje horizontal

por la posición de captura de viento

A barlovento

A sotavento

por el número de palas

1,2,3 palas y multiplas

por la forma de orientación

segun la forma de

suministrar energía

conexion aislada

conexion directa a la red

criterios

28

Eje vertical: en este caso el eje es perpendicular al eje de rotación, su instalación es

sencilla, la producción de energía es pobre lo que las hace útiles para abastecer casas

habitaciones pequeñas aunque actualmente son aislados y especiales los casos en que

podemos visualizarlos. Son nombrados como VAWT´s (por sus siglas en inglés vertical axis

wind turbines) a su vez se subdividen en tres tipos: el darrieus compuestos de por lo regular

de 3 arcos que giran alrededor del eje., a pesar de presentar ciertas ventajas de carácter

estructural, como son el no necesitar mecanismo de orientación y la facilidad de instalar el

generador eléctrico en tierra, muestran desventajas considerables como la necesidad de

instalar un motor para su arranque (fig3.6 a), los panenomas que consiste en 4 o más

semicírculos unidos al eje central son de potencia baja y finalmente el savonius formado por

semicilindros colocados opuestamente (3.6 b)

Eje horizontal: son los más populares y usuales concentran el mayor número de proyectos e

investigaciones por su potencia de producción llegando a ofrecer varios MW (fig.3.8)

Figura 3.6 a) Darrieus y b) Savonius

3.3.2 Por el número de palas.

Monopalas: se encuentran entre las palas tipo hélice con rotor de giro rápido, poseen

una sola pala equilibrada con contrapeso son más ligeras y económicas que las multipalas,

pero con la inconveniencia que son más ruidosos y su duración es corta debido a los variables

esfuerzos mecánicos aplicados al eje y representan aproximadamente el 6% del total de

aerogeneradores instalados.

Bipala: De igual su peso es menor que el tipo tripala y debido a sus dos palas

diseñadas aerodinámicamente (hélices) necesita de un rotor girando a mayor velocidad que

el tripala para alcanzar su producción en watts en consecuencia resultan con desventaja por

el alto ruido; abarcando el 26%

29

Tripala: superando en número con una estimación del 70% son los más abundantes,

aunque más pesados y costosos por su diseño de tres hélices resultan más eficaces para

abastecer la energía eléctrica ya que cuentan con mecanismos de orientación; son de rotor

de giro rápido pero más lentos que los anteriores mencionados. Obsérvese la figura (3.5).

Multipalas: cuentan con cuatro o más palas por lo que su rotor necesariamente es

lento es el menos aplicable a generación de electricidad solo se limita a la extracción de agua

de pozos.

Figura 3.7 de izquierda a derecha (monopala, bipala y multipala)

3.3.3 En función de la posición del rotor frente al viento.

Según la posición de captura de viento podemos hacer mención de dos variantes:

La primera es la más usual tratándose rotores en barlovento las cuales sitúan el rotor

de cara al viento, la corriente de aire fluye en dirección opuesta al frente de la máquina

descartando que la corriente de aire rodee la parte trasera de la torre debido a esto se necesitan

palas lo suficientemente rígidas y una separación considerable del rotor respecto a la torre

para evitar posibles choques, además se utiliza un sistema de orientación. (fig.3.8 a).

En segundo lugar encontramos a los de sotavento en la que el frente del rotor está

dispuesto en la misma dirección de la corriente de aire debido a la inclinación de sus palas y

lo flexibles que resultan no hay necesidad de un mecanismo de orientación la turbina sigue

y se adapta a la dirección del viento con un buen diseño de la góndola y del rotor previo,

esto es que las palas se doblan aerodinámicamente cuando se excede la velocidad lo que la

convierte en la opción más ligera que la anterior en cuanto el soporte de la torre. Pero

presentan inconvenientes como la sobre carga de trabajo en la turbina, perdidas en la

potencia y en máquinas de gran tamaño se complica la orientación automática ya que puede

causar la torsión de los cables con corriente eléctrica que salen del generador y más

tratándose de un número elevado de amperios, se presentan oscilaciones en las palas y ruido

aerodinámico. (fig.3.8 b).

30

Figura 3.8 a) barlovento y b) sotavento

3.3.4 Por la madera de adecuar la orientación del equipo a la dirección del viento variable.

Para poder aprovechar al máximo la energía cinética del viento el rotor debe estar

situado perpendicularmente a dirección del flujo de este por lo consiguiente es necesario de

implementar un mecanismo (Anillos rozantes o colectores mecánicos) para hacer girar el

rotor de la turbina de él.

Cabe señalar que una óptima orientación es trascendental para alcanzar un buen

rendimiento de la instalación, de no ser así existiría una diferencia de ángulo de rotación a

la que llamaremos error, que disminuirá con el coseno de esta comparación.

3.3.5 De acuerdo a la forma de aplicar la producción de energía eléctrica.

Posee dos ramas: de conexión directa a la red normal o de forma aislada

La primera se trata de la puesta en servicio de aerogeneradores de gran potencia y

tamaño agrupados en parques eólicos capaz de proveer un determinado porcentaje (del 15 al

20 %) del consumo total de una extensa y compleja red eléctrica de alguna comunidad,

estado o región sin poner en riesgo la calidad del suministro ni su estabilidad.

Otra opción secundaria emplea máquinas de mediana o baja potencia funcionando

por periodos de tiempo para usos domésticos o agrícolas, incluso en algunas instalaciones

industriales, turísticas y deportivas en lugares donde es imposible el accedo de la red

convencional o conectadas conjuntamente para ahorrar energía.

El almacenamiento es opcional se requiere de equipos para cargar baterías como

rectificadores para corriente alterna e inversores para corriente continua; en su máxima

capacidad de potencia en aerogeneradores grandes se los puede observar en aplicaciones

como desalinización del agua de mar y producción de hidrógeno a dicha producción se le

denomina de forma aislada.

31

3.4 componentes

A mediados del siglo XX los aerogeneradores no han sufrido cambios en su diseño, todos

están integrados por un conjunto de subsistemas que tienen como objetivo captar la energía cinética

del viento y transformarla en energía eléctrica la forma más óptima posible.

Subsistemas integrados a los aerogeneradores:

Subsistema de captación

Subsistema de transmisión

Subsistema de generación eléctrica

Subsistema de orientación

Subsistema de regulación y control

Subsistema de soporte

Figura 3.9 diversos componentes de un aerogenerador

Como se puede observar en la figura 3.9 la energía cinética de la masa se convierte en energía

de rotación (del rotor) y, por lo tanto en energía mecánica del tren de potencia.

32

Figura 3.10 Transformaciones de energía de un aerogenerador.

3.4.1 subsistema de captación.

El subsistema de captación es el encargado de transformar la energía cinética del

viento en energía mecánica de rotación; está integrado por el rotor, que se compone de las

palas y del buje. El rotor se toma como una pieza clave ya que es el primero en interceptar

las corrientes de choque e intervenir adecuadamente, a un mal funcionamiento o más bien

dicho a una pobre eficiencia de captación no se obtendría gran producción ni con el más

potente generador.

Las palas diseñadas especialmente de manera aerodinámica empleando tecnología

idéntica del modelado de las alas de las aeronaves con la finalidad de absorber todo el

impacto del viento, coloquialmente hablando, complementándose con los ángulos de paso

que pueden ser fijos o variables, estos últimos enfocados al objetivo principal de la mayor

potencia deseable utilizan sistemas de control accionados por un mecanismo de presión

hidráulica.

Los sistemas de captación más sofisticados son desarrollados por las turbinas de eje

horizontal con rendimientos superiores de varios MW.

Figura 3.11 Rotor de la turbina.

33

3.4.2 Subsistema de transmisión mecánica.

Un tren de potencia completo de un aerogenerador está compuesto por todas las

partes en rotación de la turbina. Estas incluyen un árbol de baja velocidad, acoplamientos,

frenos, caja multiplicadora de engranajes, y un árbol de alta velocidad. Toda turbina tiene

un árbol principal, la cual se conoce como árbol de baja velocidad o árbol del rotor que es

impulsada directamente por el choque de las brisas.

Entre el árbol principal y la caja de engranaje, y entre el árbol de salida de la caja de

engranaje y el generador es donde más probable instalar grandes acoplamientos. Existen dos

tipos de cajas de engranajes usados en los aerogeneradores: las cajas de engranajes de árboles

paralelos y cajas de engranajes planetarios.

Los acoplamientos tienen como función conectar los árboles.

El multiplicador, como su nombre lo dice se encarga de multiplicar la velocidad baja

de rotación del eje del rotor a velocidades altas de operación del generador eléctrico.

Figura 3.12 Caja de engranajes

Casi todos los aerogeneradores emplean frenos mecánicos en el tren de potencia,

además de los frenos aerodinámicos.

El freno mecánico es capaz de parar la turbina y en otras ocasiones se usa solo para

impedir que el rotor gire cuando la turbina no está funcionando. Los frenos más comunes

empleados en los aerogeneradores son los frenos de disco.

34

Figura 3.13 Freno de discos.

3.4.3 Subsistema eléctrico

Está conformado por el generador como componente central, pero este no es el único

en el sistema ya que se necesita de interruptores, transformadores, convertidores e inversores

dentro y fuera de la góndola, este conjunto de es el más difícil y complejo en cuanto a

planeación y análisis ya que engloba desde características dentro de la turbina hasta el

sistema de distribución de la energía empleada como por ejemplo líneas aéreas o

subterráneas y subestaciones.

El sistema de elevación de tensión dentro de la torre está conformado por:

Transformador de potencia en seco de 1000 KVA, eleva la tensión a 20 KV para su

distribución dentro del parque para después pasar a las celdas de media tensión.

Celda de protección del transformador que contiene un seccionador con puesta a

tierra de 24 KV, 400 A, 16 KA, con fusibles de disparo por fusión y posiciones de

conexión.

Celda de entrada de línea: es mediante una acometida con bornes de 400/630 A

permite la desconexión de la puesta a tierra del transformador de un aerogenerador

mientras que las máquinas de esa misma línea siguen funcionando

Celda de salida de línea: con 20 KV incluyendo capacitores en cada fase de línea

incluyendo conexiones para bornes de 400/630 A.

35

Figura 3.14 Celda del convertidor de corriente ubicado a media altura en la torre

En la actualidad se acoplan transformadores de pedestal en la base de la máquina

eólica y sistemas de distribución para atender aspectos prácticos y ambientales como el

mejoramiento visual estético de la distribución eléctrica y transformación como es el caso

de los parques eólicos instalados en la regio del istmo que cada vez son más los que optan

por la distribución subterránea de la energía. Los armarios de control de potencia y corrientes

suelen estar ubicados uno dentro de la góndola y otra en la base de la torre.

Figura 3.15 Transformador típico de 130 KV para conectarse a la red.

3.4.4 Subsistema de orientación

El cambio de dirección del viento está presente en el clima, esto hace necesario que

la orientación del rotor debe estar perpendicular a la dirección.

Existen dos tipos de sistemas de orientación: orientación activa y orientación pasiva.

36

Las turbinas de orientación activa, utilizan la información obtenida a partir de los

datos de dirección de viento y posición de la máquina, la información se transmite a un

sistema de actuación que puede ser de tipo eléctrico o hidráulico.

El motor reductor es el encargado de producir el giro del bastidor, está situado sobre

una corona de grandes dimensiones, tiene un aro fijado en el bastidor y otra a la torre y esta

ayuda a que se produzca el giro del bastidor.

Figura 3.16 Sistema de orientación.

Los sistemas de orientación denominados pasivos cuentan con elementos mecánicos

que aprovechan las propis fuerzas aerodinámicas del viento para realizar las maniobras de

orientación.

Los elementos de orientación empleados en este sistema de orientación pasivo son

las veletas, cuando la velocidad del viento actúa sobre estas, genera un empuje sobre la cola

aerodinámica que hace girar a la turbina y coloca el rotor en perpendicular a la dirección del

viento.

Figura 3.17 sistema de orientación por veletas.

37

3.4.5 Subsistema de regulación y control

Para generar potencia de la mejor manera posible los subsistemas de las turbinas

necesitan de un sistema de control que enlace la operación de todos ellos.

El subsistema de regulación y control incrementa la captación de energía cinética del

viento, mejora la potencia eléctrica generada y garantiza un funcionamiento seguro de la

máquina. Para que esto se lleve a cabo el subsistema de control supervisa el funcionamiento

de la máquina eólica y las secuencias de arranque y parada, así como además controla al

subsistema de orientación, regula la potencia del viento y la potencia producida por

aerogenerador.

Estos sistemas se encuentran con cadenas de medida que son los (los sensores y

acondicionadores de las señales); que chequean la dirección y velocidad del viento, el

funcionamiento de la maquina (temperatura, vibraciones, velocidades de rotación, giro de la

góndola), y de microprocesadores que gestionan la información y las envían a los diferentes

dispositivos para que modifiquen el comportamiento de la turbina y hagan que se mantenga

en buen funcionamiento, el sistema de control también cuenta con elementos de

comunicación con el que recibe y envía información al operador de la central.

Todos los aerogeneradores tienes como propósito de convertir la energía cinética en

energía eléctrica.

Los elementos más importantes de control se localizan en el control de potencia en

una turbina y el régimen del giro.

3.4.6 Subsistema de soporte.

El subsistema de soporte está compuesta por la góndola y la torre.

La góndola está formada por el bastidor, estructura de acero en el que se montan la

mayoría de los distintos subsistemas del aerogenerador y la carcasa está diseñada para

proteger a los subsistemas de los cambios climáticos.

La carcasa está fabricada de fibra de vidrio y poliéster, también se le incluye acero.

La torre es el elemento encargado de elevar el rotor de la máquina respecto al nivel

del suelo, la altura mínima de la torre depende del diámetro del rotor del subsistema de

captación y la altura máxima por la dificultan de instalación.

Las estructuras de las torres depende de las frecuencias naturales de ubicación, modos

de instalación y estética, en la altura de las torres interviene la intensidad del viento.

La torre se ancla en el suelo mediante pilotes o zapatas de cimentación de hormigón

armado cuya dimensión depende de las características del terreno, del tamaño del

38

aerogenerador y las solicitaciones mecánicas que produzca el régimen de vientos de la zona

de instalación.

En su base superior lleva las bridas de anclaje, además lleva los tubos para el paso de

los cables. Las torres de alta potencia se fijan a la base mediante pernos de alta resistencia.

3.4.7 la turbina

Las principales partes de la turbina se ven en la siguiente figura.

Figura 3.18 Principales partes de la turbina.

3.4.8 La góndola

La góndola del aerogenerador es la carcasa que contiene y protege a todos los

componentes de los cambios climáticos, a la vez aísla el ruido que la maquina genera. En la

góndola se encuentran los componentes claves del aerogenerador donde se incluye al

multiplicador y al generador eléctrico.

La capota de la góndola es fabricada con material compuesto, está unida al chasis

sobre el que se montan todos los componentes, la capota de la góndola está construida en un

30% de fibra de vidrio y en un 70% de poliéster.

39

La capa externa de la capota tiene un acabado especial de alta resistencia que la

protege de deformaciones, y que también le proporciona una fuerte resistencia a los

fenómenos naturales.

Figura 3.19 Ensamble de la góndola a la turbina

3.4.9 El buje

El buje del rotor esta acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.

Figura 3.20 El buje

3.4.10 El rotor

Para entender y hacer la elección para la creación de aerogenerador se pueden

encontrar varios modelos de rotor, entre loa modelos podemos encontrar:

El rotor tipo tripala horizontal, con control de potencia por entrada en perdida. La

pala puede ser de magnitud 21 m por lo que al usar buje esférico son necesarios unos

alargadores de aproximadamente 0.5 m para un buje de 1.7 m de diámetro, el ángulo de

inclinación de eje de giro del rotor respecto a la horizontal es de 5°.

El rotor tipo tripala de eje horizontal, con control de potencia por cambio de las palas,

y por elección de la velocidad de giro de su rotor, de manera que siempre este en muy buenas

condiciones para la producción de energía. Las longitudes de pala son de (25.1 m, 27.1 m, y

28.6 m).

40

Las palas están unidas al buje mediante un rodamientos de bolas, y esta permite que

gira alrededor de su eje, el rodamiento se une a la pala por su anillo interior y se une al buje

por el exterior.

Lo que permite a la pala girar entre 0° y 90° y conseguir que el aerogenerador

mantenga la potencia nominal en un rango de vientos comprendido entre 12-25, 11, 5, 5-25

y 10.8-25 m/s, así como realizar el arranque y paradas eficaces es el control del ángulo de

paso.

3.4.11 El eje de baja velocidad.

El eje de baja velocidad conecta al buje del rotor al multiplicador. En un

aerogenerador modernos de 600 KW el rotor gira muy lento entre 19-30 rpm, el eje contienen

conductos del sistema hidráulico para permitir el funcionamiento de los frenos

aerodinámicos.

3.4.12 Sistema de cambio de paso.

Su tarea primordial es el control de potencia, es decir para bajas velocidades del aire

rotarse a cierto ángulo para maximizar la captación y para el caso contrario vuelve flexibles

a las palas para un determinado límite de la alta velocidad ráfagas para evitar rupturas y si

dichos valores continúan aún más elevándose se activa el freno aerodinámico para detener

el giro del rotor y prevenir consecuencias para el generador.

Está siempre comparando la curva de potencia con la producción del aerogenerador,

seleccionando el paso de la pala más óptima para cada velocidad de rotación.

El cambio de paso se realiza median te un actuador hidráulico individual, para cada

pala que aumente o disminuye la presión.

Con este sistema se logra una mayor precisión en la regulación, mejora la dinámica

del sistema y brinda una mayor seguridad frente a fallas. Para el sistema de frenado también

se utiliza el cambio de paso.

Figura 3.21 Angulo de paso de una pala.

41

3.4.13 El tren de potencia y multiplicador.

La misión del tren de potencia es transmitir la potencia mecánica al generador

eléctrico en las condiciones adecuadas para la generación de energía eléctrica, el tren de

potencia está constituido por el eje lento, el soporte principal de dicho eje, el multiplicador

de velocidades y el acoplamiento.

El multiplicador permite que el eje de alta velocidad que está a la salida ya que el eje

de baja velocidad está en su entrada gira más de 50 veces más rápido que el eje de baja

velocidad; es decir su relación de velocidad puede llegar a ser de 1:50

El multiplicador está equipado con un sistema de lubricación que puede ser bomba

independiente o por barbotaje, que va acoplado a un motor eléctrico a un lado de la máquina.

La potencia nominal de entrada en el eje lento puede ser de 715 KW o 800 KW.

El generador se acopla al multiplicador mediante el freno mecánico que se monta

sobre el eje de alta velocidad del multiplicador.

Figura 3.22 Vista exterior de una multiplicadora marca Valmet con potencia de operación

de 660 KW e interior de la caja de engranajes paralelos.

3.4.14 El eje de alta velocidad

El eje de alta velocidad gira aproximadamente a 1500 rpm lo que permite el

funcionamiento del generador eléctrico, auxiliado por un freno mecánico al existir alguna

emergencia por la inoperancia del freno aerodinámico en las aspas o para posibles

mantenimientos en la góndola.

3.4.15 Generador eléctrico

El generador es la parte central del sistema eléctrico del aerogenerador que a su vez

se complementa con contactores, instrumentos de medida y elementos de transformación;

los utilizados actualmente pueden trabajar de ambos tipos de generadores los de inducción

42

o asíncronos y los síncronos comúnmente llamados de excitación con cada uno con

peculiaridades distintas. El generador se sitúa en la parte trasera de la góndola, en la parte

lateral izquierda.

Suele ser un generador asíncrono o de inducción de tipo jaula de ardilla que debido

a las relaciones de transmisión que recibe baja velocidad de un lado y transmite altas

velocidades al eje de giro del rotor del generador esta a su vez es mayor a la velocidad de

giro del campo magnético creado por el estator; en los aerogeneradores actuales la potencia

máxima suele estar entre 500 y1500 KW.

Este modelo de generador mantiene una estrecha relación con la velocidad del sincronismo

y el deslizamiento en cuanto a su velocidad de giro

𝑛𝑠 % 60 𝑓

𝑝 (Ecuación 3.1 velocidad del sincronismo)

Donde:

𝑛𝑠:velocidad del sincronismo en rpm

𝑓: frecuencia de la corriente eléctrica en Hz

𝑝: número de polos

𝑠 % 𝑛−𝑛𝑠

𝑛𝑠 (Ecuación 3.2 deslizamiento)

Donde:

𝑠: deslizamiento en m

𝑛: velocidad de giro en rpm

𝑛𝑠: velocidad de sincronismo en rpm

En máquinas eólicas de grandes potencias dicho deslizamiento es pequeña entre un

1% y un 5 %; lo que causa una variación insignificante de la velocidad del generador

De igual manera existe un amplio margen de conexiones del generador con la red de

distribución en conjunto con convertidores de AC/DC, alternadores y transformadores; El

acoplamiento entre el generador síncrono y la red eléctrica de frecuencia fija, se establece a

través de un convertidor de potencia que se encuentra entre el estator de la máquina y la red:

Generadores asíncronos operando a velocidad de giro constante y conectado

directamente a la red.

43

Figura 3.23 Velocidad de giro constante.

La potencia activa de la turbina suministrada a la red con un factor de potencia

cercano a 1, menos la perdidas de la caja de engranajes, el generador y el transformador los

valores nominales se sitúan entre 100 y 800 KW.

Tiene un doble devanado de estator de 4 y 6 polos, lo que permite elegir en función

de la velocidad el viento cuál de los dos se conecta a la red. Mejorando así el rendimiento

de la transformación de energía y de características aerodinámicas, que a su vez reduce el

nivel de ruido, a bajas velocidades del viento; es decir a mayor velocidad del aire son

menores el número de polos y así de manera análoga resulta inversamente para el caso

contrario con el propósito fundamental de aprovechar al máximo la energía procedente del

aire.

Generadores síncronos con convertidores AC/DC/AC operando a velocidad de giro

variable.

Figura 3.24 generador con convertidores

En esta situación la velocidad es controlada por el convertidor que genera frecuencia

variable lo que ocasiona simultáneamente los cambios de velocidad síncrona que se acata a

las condiciones de viento prevalecientes con el mismo propósito final al análisis anterior,

pero con la variante de que el generador está conectado a un rectificador al que le transfiere

44

la potencia activa, le es devuelta su potencia reactiva y este a su vez se la transmite a un

inversor conectado en CD que finalmente es transformada en potencia trifásica de 60-50 HZ

en CA con ondas sinusoidales controladas para minimizar los armónicos que son

perturbaciones o disturbios que alteran la forma de onda en el generador y en la red.

El generador puede comenzar a producir con 750 rpm hasta llegar a la velocidad del

sincronismo de 1500 rpm

Generadores asíncronos con control de deslizamiento.

Figura 3.25 Generador con control de deslizamiento

Figura 3.26 Generador con potencia nominal de 1500 KW

3.4.16 La unidad de refrigeración.

Contiene un ventilador eléctrico utilizado para enfriar el generador eléctrico. Además

contiene una unidad de refrigerante por aceite empleada para enfriar el aceite del

multiplicador. Algunas turbinas tienen generadores refrigerados por agua.

45

Figura 3.27 Inclusión del sistema de refrigeración

3.4.17 Las palas del rotor.

Las palas del rotor se mueven con el viento y transmiten su potencia hacia el buje.

En un aerogenerador moderno de 600 KW cada pala mide en promedio 20 m. de longitud y

su diseño muy parecido a las alas de un avión.

En la fabricación de las palas de los aerogeneradores entra la utilización de plásticos

y resinas, la fibra de vidrio es la más empleada hasta un 99%. Se usa generalmente resina de

poliéster (epoxy) reforzado de fibra de vidrio o carbono. Antes de que se empezaran a aplicar

estos materiales las palas se fabricaban de madera, acero y aluminio.

Figura 3.28 Pala echa con resina de poliéster y fibra de vidrio con una longitud de hasta

100m

3.4.18 Sistema de orientación.

La máquina eólica tiene un sistema activo de orientación, que hace girar la góndola

de forma que el rotor permanezca orientado hacia el viento. Este sistema actúa sobre un

rodamiento de bolas que une la torre al chasis.

46

Por medio de los sensores localizados en el exterior de la góndola, el control es

informado si la góndola este orientado o no con el viento.

Figura 3.29 Corona de rodamientos y engranajes

3.4.19 Convertidor

Tiene la finalidad de regular el par que es opuesto por el generador eléctrico a la

turbina, regulando de esta forma su velocidad de giro y el de inyectar la energía producida

en la red con la máxima calidad posible.

El convertidor se encuentra en una plataforma intermedia de la torre. Su entrada se

encuentra conectada al generador a través de mangueras flexibles y la salida es dirigida de

igual forma al transformador de madia tensión para su distribución.

Los objetivos que cumple el convertidor son:

Inyección de potencia a la red de forma óptima.

Reducción máxima de fluctuaciones de potencia.

Operación con velocidad variable del rotor de forma que el punto de funcionamiento

de la turbina sea el de máximo rendimiento dentro del rango de funcionamiento.

Figura 3.30 convertidor acoplado al eje de alta.

3.4.20 Controlador electrónico

Se trata de una microcomputadora que constantemente monitorea los indicadores de

las condiciones del aerogenerador: velocidad de rotación del rotor, el generador, su voltaje

y corriente, temperaturas de los componentes, los ángulos de paso en las palas y lo orienta

47

según las lecturas de dirección de viento mediante el mecanismo de rotación de la góndola,

mostrando estadísticas que para aero turbinas modernas necesitan ser muy precisos, también

vigilan a los interruptores, los engranajes llegando a guardar de 100 a 500 parámetros.

Generalmente encontramos este conjunto de sensores en una celda ubicada en la

góndola y otra en la base del aerogenerador enlazadas por fibra óptica para poder interactuar

entre si y registrar la información; en caso de encontrar anomalías puede comunicarse a

distancia con el jefe encargado de control mediante un enlace telefónico o de radio y para

casos donde el operario tiene que ir directamente a recoger los datos se necesita un programa

informático interactivo que sirve de enlace.

Figura 3.31 Celda del controlador para una máquina de 1 MW

3.4.21 La torre

Es el sostén mecánico principal de la góndola y el rotor generalmente de diseño

tubular por las ventajas de seguridad de los operarios al subir para reparaciones mediante

ascensores; son de gran altura ya que la velocidad del viento es más elevada conforme se

despega del nivel del suelo por lo regular en un aerogenerador actual de 600 KW tiene entre

40 y 60 metros.

Otra forma poco usual y pasada de moda es la de celosía que es más económica

48

Figura 3.32 Acceso y ascensor en la torre

3.4.22 El anemómetro y la veleta

Todo parque eólico debe medir la velocidad del viento, ésta se da con el anemómetro,

también poseer información sobre su dirección y la obtiene con la veleta ambas envían las

señales al controlador electrónico; el anemómetro en su caso regula la velocidad de arranque

del rotor como mínimo 5 m/s y máximo de 25 m/s para proteger a la turbina a excepción de

turbinas con sistema de protección aerodinámica que exceden dicho valor máximo.

Figura 3.33 Anemómetro y veleta

Por su parte la veleta informa al controlador la dirección del viento y éste a su vez

activa el mecanismo de orientación para situar la turbina contra el flujo de aire.

Como consecuencia del rozamiento con la superficie terrestre, la velocidad del viento

varía con la altura, la Organización Meteorológica Mundial (OMM) precisa que el emplaza-

miento de los sensores de medida del viento en superficie deben situarse a una altura de 10

49

metros sobre el nivel de suelo en terreno descubierto, con el objeto de que se puedan

establecer comparaciones homogéneas.

3.4.23 La cimentación

Un buen diseño de construcción de la base mantiene estable a la torre respecto a

fenómenos climáticos y meteorológicos o esfuerzos mecánicos excedentes es compuesta por

la zapata y el anclaje, la primera es el soporte principal a la que se transmiten desde el peso

hasta los movimientos bruscos; hecha de hormigón sobre una plancha circular reforzada con

barrillas de acero de gran grosor a la que se le monta el anclaje para sostener a la torre

conectadas por tornillos en una brida situada en el interior, es necesario recalcar que todo

esto debe atender a las condiciones del terreno acatándose a las construcciones

reglamentarias y vigentes.

Figura 3.34 Cimentación

3.5 curva de potencia de un aerogenerador.

Para determinar la curva de potencia de un aerogenerador hacemos mención a un

método que consiste en acoplar la curva de potencia mecánica del rotor de la maquina eólica

(fig. 3.35) con la curva de potencia del generador eléctrico.

50

Figura 3.35 Potencia del rotor en función de la velocidad de giro

Podemos expresar la potencia mecánica del rotor como una función de la velocidad

de giro del mismo ω, ángulo de calaje θ y la velocidad del viento V mediante:

𝜆0 = 𝜔 𝐷

2𝑣 (Ecuación 3.3 potencia mecánica)

𝜆 Es potencia mecánica del rotor

𝜔 Es velocidad de giro

𝐷 Es el deslizamiento

𝑣 Es velocidad del viento

Podemos asegurar que se trata de un generador eléctrico que es estable referido a las

perturbaciones y abastece una red eléctrica con frecuencia constante, por lo que es preciso

aclarar que las curvas que se usan del generador y el rotor de la maquina eólica ambas deben

basarse en función de la velocidad de giro (fig. 3.35) por lo tanto la única variable será la

relación de transmisión de la caja multiplicadora de engranajes (k > 1).

En la práctica se opta por valores para la multiplicación tal que la recta

correspondiente a la potencia de giro del generador intercepte a la curva de potencia del

rotor en los puntos más cercanos posibles a sus valores máximos, a su vez debe ajustarse

para que la diferencia de la velocidad de giro del rotor (ω/k) y la velocidad de giro constante

del generador (ωg/ k) sea el adecuado.

Figura 3.36 curvas del rotor acopladas al generador de velocidad constante (recta)

P (

KW

)

51

Ya fijada la relación de transmisión k, las ordenadas de los cortes que hace la recta

correspondiente al generador con velocidad constante a las curvas de potencia- velocidad

del rotor representan la potencia que entrega el rotor al generador para cada variación de

velocidad del viento.

A continuación se presenta una ilustración acerca de otra adaptación similar al

razonamiento anterior con las características del rotor con las de un generador síncrono con

convertidores CA/CD/CA funcionando a velocidad variable, pero con la variante de que

puede darse una mayor eficiencia de aprovechamiento ya que con un buen sistema de control

(ángulo de paso) se amplían las posibilidades de acoplamiento.

Figura 3.38 Rotor acoplado a un generador de velocidad variable

Para poder producir es necesaria la existencia de una velocidad mínima llamada

velocidad de arranque Va , una vez iniciada la velocidad tiende a aumentar por lo que se

estabiliza gracias a instrumentos de control y la nombramos como velocidad nominal Vn por

lo que la potencia también es constante potencia nominal Pn. al seguir con el incremento de

la velocidad del viento se pone en riesgo a la turbina por lo que nuevamente interviene el

sistema de control para frenar el funcionamiento de la turbina con una velocidad de parada

Vp preestablecido.

En la Figura 3.21 se muestran dos curvas de potencia-velocidad normalizadas

mediante ensayos IEC, 1994; por sus siglas en inglés (International Electrical Code) típicas

de aerogeneradores con rotores con control de ángulo de calaje y de aerogeneradores de paso

fijo. En el segundo caso el perfil de la pala ha sido diseñado aerodinámicamente para que a

determinada velocidad del viento el flujo aerodinámico se separe de la superficie de la pala

y se produzca una disminución de la potencia capturada del viento.

52

Figura 3.39 Curvas de potencias normalizadas de dos modelos de aerogeneradores

comerciales

3.6 Parques eólicos en el mar.

Desde hace 24 años con la aparición de este tipo de parque en Dinamarca en 1991

compuesta por 11 aerogeneradores con capacidad de 450 KW cada uno con la expansión

gigantesca del sector en Europa; se habla de ventajas novedosas respecto a su instalación en

tierra adentro como es el caso de la disminución de ruido e impacto visual en las poblaciones

centrales así como una intensidad de viento mayor en el mar abierto que en tierra.

Este tipo de instalaciones aplica tecnología con características singulares ya que las

condiciones externas de trabajo son diferentes en el entorno terrestre y marítimo como por

ejemplo se pueden instalar máquinas eólicas de menor altura ya que la velocidad a la que

sople el viento es superior en el mar comparado con la misma altura en tierra y la duración

de vida de la turbina aumenta gracias a la suavidad de la superficie evitando esfuerzos

mecánicos y al poco calentamiento causado por la dispersión del calor conforme a la

penetración; en lo que si se precisa de atención y logística es en la distribución debido a

oleajes o corrientes marinas; por supuesto que en la cimentación (fig. 3.40) y la base por la

Figura 3.40 Diferentes tipos de cimentación monopilote, trípode y anclaje.

Inestabilidad del lecho oceánico (monopilote, trípode o anclaje de gravedad), que

está en función del peso que para generadores de grandes capacidades resulta costoso la

53

sustentación de igual manera sucede con los constantes mantenimientos que se tratan de

disminuir en reflejo de utilidades por lo que se utiliza instrumentos de gran precisión

utilizando plataformas, barcazas y aeronaves para el traslado de materiales y el sistema

distribuidor de la energía eléctrica.

Figura 3.41 Mantenimiento aéreo en instalaciones en el mar

Figura 3.42 Subestación de transformación en alta mar

3.7 Impacto ambiental de la explotación de la energía eólica

Sin duda todos nos hemos cuestionado si puede o no haber un equilibrio ecológico

entre la producción de energía proveniente del viento y el medio ambiente, vamos a estudiar

estas afectaciones desde las perspectivas como la reducción de los contaminantes de la

atmosfera por otras formas de producción y las alteraciones al medio físico ocasionado por

su montaje.

Aunque cada instalación de los parques eólicos en determinadas regiones sufre

variaciones en cuanto a técnicas de construcción todas tienen en común la necesidad de

montar subestaciones, crear accesos viales internos y externos, tendido de cables de

distribución o subterráneo y el aplanamiento y desmonte del terreno.

54

Nos conlleva a mencionar variantes como impacto al trayecto de las aves nativas y

migratorias, visual, ruido y erosión; en lo que a las aves respecta se obtienen conclusiones

basadas en estudios que la principal causa de accidentes es el tendido de los cables eléctricos

de transmisión y las palas del rotor; esto depende de su tamaño, agilidad de vuelo y visión

pero se puede minimizar el daño planeando la distribución subterránea, pintando las palas

con colores llamativos así como de su instalación estratégica fuera de la ruta de vuelo de las

parvadas.

El impacto visual es debatido y controversial ya que está en un margen de subjetivo,

pero resulta mayoría las posturas a favor de las ubicaciones geográficas con buena

planeación que mejoran el atractivo visual e incluso fomentan la creación de zonas turísticas.

(fig. 3.43).

Figura 3.43 Parque eólico Westermeerwind de los Países Bajos

De no ser de agrado las distribuciones se puede minimizar a medida de lo posible

pero no erradicarla completamente como por ejemplo pintando las palas de gris y en áreas

con fuertes pendientes hacer que las turbinas sigan los contornos de los cercados, la altitud

o basarse en otras características evitando la utilización de patrones geométricos simples que

son más aplicables a paisajes llanos de fácil visualización por parte del espectador.

Respecto al ruido es causado por fallas, mantenimientos mecánicos o el movimiento

aerodinámico siendo esta ultima la de mayor interés y resulta relativa a las poblaciones

cercanas (fig. 3.44) que en ciertos modelos puede llegar a alcanzar 48 DB a 200 metros del

generador.

55

Figura 3.44 Ruido provocado por las maquinas eólicas

En lo que a la erosión respecta estas alteraciones provienen principalmente de la

remoción de tierra para trazar los accesos a los parques, las excavaciones para la cimentación

aunque esto también provoca la tala de árboles aunque todo esto es mínimo si se llevan a

cabo los protocolos adecuados para las construcciones como priorizar construir sobre los

caminos ya existentes, reposición de la vegetación, aunque también se observa un

desplazamiento de los animales de la zona pero éste es temporal ya que los mamíferos

nativos regresan a poblar la región después de un periodo.

Figura 3.45 Desgaste causado por las cimentaciones

56

Resulta imprescindible contar con estatutos legales basados en estudios de impacto

ambiental aprobada por las autoridades correspondientes a cada comunidad en plena

autonomía y libertad previamente debatida por el consorcio constructor y los diferentes

grupos de defensa de la vida silvestre de la sociedad civil con el fin de darle seguimiento

posterior a la instalación con el objetivo de hacer cumplir lo anterior establecido aunque el

conjunto de desventajas ecológicas es inferior a otras opciones de producción energética.

Cabe señalar que los lineamientos de construcción, operación y mantenimiento

aplicables para la conservación de la flora y fauna van de acuerdo a la sensibilidad de la

región variando en cada una de ellas.

3.8 Situación actual en América Latina y el resto del mundo de la explotación de la

energía eólica.

En el presente hemos comprobado que el sector eólico ha sufrido un crecimiento y

modernización estructural muy acelerado relativo a cada sección geográfica del mundo, año

con año y administración tras administración se ha incluido a la explotación de la energía

eólica en la lista de prioridades para inversión con el fin de lograr un mayor crecimiento

económico y evitar la dependencia de los combustibles fósiles en todas las naciones con

potencial económico para sustentar investigaciones tecnológicas en todos los ámbitos del

sector y eólico para garantizar la rentabilidad y continuidad de los proyectos planeados.

Para presentar cifras exactas en el 2007 se superó los 94 GW de potencia mundial

instalada con un crecimiento del 26.5% con respecto al año anterior.

Los principales protagonistas de tan abrumada expansión son países de Europa

(Alemania, España y Dinamarca) en orden descendente respectivamente, esto es en cuanto

a la potencia instalada, numero de máquinas en su territorio así como su producción para

exportación.

Con gran margen el segundo puesto se disputa entre países de América y Asia, a

continuación se muestra una tabla (3.1) con datos comparativos para cada país entre el año

2002 y el 2007en KW.

Tabla 3.1 capacidad en KW instalados por país.

PAIS 2002 200 2004 2005 2006 2007

EEUU 4.674 6.361 6.750 9.181 11.635 16.879

Canadá 270 351 444 683 1.459 1.845

México 3 3 3 3 86 86

Argentina 28 30 30 31 31 31

Brasil 24 31 31 31 231 392

Costa Rica 79 79 79 79 79 79

57

Centro y sur américa también muestran señales significativas de en cuanto a molinos

de viento instalados si bien es cierto no poseen la suficiente infraestructura tecnológica ni

económica para financiar dichas investigaciones por lo que gran parte de los parques

instalados son importados o provienen de inversiones extranjeras principalmente de la Unión

Europeas, además de estas existen otras barreras como la del mercado en las que por

experiencia son propensas la prioridad a otras formas de producir energía según la variación

del precio de la fuente de la que se obtiene lo que significa que la fuente eólica debería estar

en primer lugar, también no es garantía cumplir con el total de la potencia nominal ya que

esta varía a largo plazo, otro factor destacado es el movimiento del precio de la energía

eléctrica que en consecuencia afecta los precios de cada generador.

Todo va de la mano como un efecto de cadena al no poseer recursos financieros no

hay desarrollo de nuevos métodos de fabricación, por ejemplo la tecnología de captación del

aire es cambiante de igual manera el viento lo es por ende es necesario su almacenamiento,

el precio de los sector energético es inestable y los inversionistas no se atreven a arriesgar

Otros S-C América 9 50 54 54 56 79

Bélgica 45 78 106 177 222 297

Dinamarca 2.880 3.076 3.083 3.087 3.101 3.088

Finlandia 44 53 83 85 89 113

Francia 183 274 386 775 1.585 2.471

Alemania 11.968 14.612 16.649 18.445 20.652 22.277

Grecia 462 538 587 705 862 987

Irlanda 167 230 339 498 748 807

Italia 806 922 1.261 1.713 2.118 2.721

Holanda 727 938 1.081 1.221 1.557 1.745

Polonia 54 55 55 65 170 313

Portugal 204 311 585 1.087 1.716 2.150

España 5.043 6.420 8.263 10.027 11.614 14.714

Suecia 372 428 478 554 571 789

Reino Unido 570 759 889 1.336 1.967 2.394

Otros Euro-Asia 329 631 904 1.294 1.679 1.987

Irán 24 63 91 91 91 91

Otros medio este 9 9 9 9 9 9

Egipto

69 123 146 180 231 310

Marruecos 54 54 54 64 122 124

Otros de África 25 34 34 34 34 34

Australia 190 240 421 717 796 972

China 473 571 769 1.264 2.588 5.875

India 1.702 2.125 3.000 4.388 6.228 7.845

Japón 486 761 991 1.159 1.457 1.681

Nueva Zelanda 35 56 167 167 170 321

Otros de Pacíf. Asia 30 37 90 194 351 498

TOTAL 32.037 40.301 47.912 59.398 74.306 94.005

58

sumas multimillonarias en los altos costos iniciales y la recuperación lenta de por lo menos

10 años y las numerosas zonas rurales sin red eléctrica ni suficiente crecimiento económico

para solventar las tarifas de este tipo de suministro complican el panorama actual de

proyectos en américa latina que cuenta con un total de 400 MW de producción en el año

2000 lo que significa que para estos últimos años se puede asegurar que los parques se han

extendido y aumentando la explotación sustancialmente.

A continuación se muestran una serie de tablas comparativas entre México y el resto

de América Central.

TABLA 3.2 Proyectos eólicos en América Central

PAIS PROYECTO POTENCIA ESTADO DE

AVANCE

Belice Estación repetidora de Cocesna 10 KW En operación

Guatemala Parque eólico Buenos Aires 20 MW Factibilidad

Parque eólico de Huité 15-60 MW Factibilidad

Cerro Miramundo 3,2 MW Factibilidad

Parque eólico San Marcos 3 MW Factibilidad

Proyecto Quince 4 KW Factibilidad

Sistemas aldeas Chacula, Nenton,

Huehuetenango

18 KW Factibilidad

Sistemas Santa Bárbara 10-15 KW Factibilidad

Amatitlán Pre-factibilidad

El Salvador

Honduras

San Marcelino

Cerro Hule

3,6 06,3 MW

60 MW

Factibilidad

Factibilidad

Varios sistemas aislados en la isla de

Roatán

2.3 MW Viabilidad

Utila 0,75-1 MW Factibilidad

Sistemas aislados Mosquita 10-20 MW Viabilidad

Varios privados 10-20 MW Medición

Nicaragua Consorcio Europeo 25 MW En concesión

Enron Wind Corporation en Rivas 30 MW En concesión

Ventus en Chontales 20-30 MW En concesión

Enisa 25-30 MW En concesión

Costa Rica Plantas eólicas S.R.L. 20 MW En operación

Aero energías 6 MW En operación

MOVASA 20 MW En operación

Tejona (ICE) 20 MW En operación

Valle Central, CNFL. S.A. 20 MW Pre- factibilidad

Chorotega, Coope Guanacaste 10-15 MW Factibilidad

La Ventoleras, JASEC 10-15 MW Factibilidad

Puerto Azul, San Ramón 20 MW Factibilidad

Varios privados 60 MW Factibilidad

Panamá Quijada del Diablo en Chiriquí 30 MW Factibilidad

Cerro Homitos n.d Medición

59

Boquete n.d Medición

Varios privados n.d Medición

Cerro Tute en Veraguas 20 MW factibilidad

A nivel nacional Oaxaca ocupa el primer lugar de producción de 1751,6 MW antes

del 2014 con un porcentaje te potencia del 90%, es decir las condiciones climáticas son

idóneas para un excelente aprovechamiento; las corrientes de aires golpean las aspas a buena

velocidad con variaciones insignificantes día y noche durante todo el año especialmente en

el istmo de Tehuantepec en la figura 3… ilustra un panorama del parques eólicos en La

Ventosa siguen Baja California, Jalisco, Nuevo León, Tamaulipas y Chiapas en ese orden

consecutivo. (Tabla 3.3).

Figura 3.46 Vista aérea de parques eólicos en La Ventosa, Oaxaca

Tabla 3.3 Parques eólicos en México.

ESDTADO NOMBRE CAPACIDA

DE (MW)

INVERSIONISTA AVANCE

Baja california Guerrero Negro 0.6 Varios privados Operando

La Rumorosa 10 Varios privados Operando

Energía Sierra

Juárez

155.1 IENOVA En

construcción

Monterrey Sta. Catarina 22 Varios privados Operando

Tamaulipas El Porvenir 54 Varios privados

Guadalajara Los altos 50.4 Varios privados

Oaxaca Oaxaca II, III y

IV

306 Varios privados Operando

Eurus, Segunda

Fase

212.5 Varios privados operando

60

Bii Stinú 164 Varios privados Operando

Eoliatec del

Pacifico

160 Varios privados/CFE Operando

La venta III 102.9 Gamesa/CFE Operando

Oaxaca I 102 Varios privados/CFE Operando

Priedra Larga 90 Varios privados Operando

La Venta II 83.3 Varios privados/CFE Operando

Stipa Nayaá 74 Varios privados Operando

Bii nee stipa el

retiro

74 Varios privados Operando

Bii Nee Stipa

Zopiloapan

70 Varios privados Operando

La mata- La

Ventosa

67.5 Iberdrola/CFE Operando

Fuerza eólica

del Istmo I

50 Varios privados/CFE Operando

La Ventosa II 49.3 Varios privados/CFE Operando

Eurus, Primera

Fase

37.5 Varios privados Operando

La Ventosa 30.6 Gamesa Operando

Fuerza Eolica

del Istmo II

30 Varios privados/CFE Operando

Bii Nee Stipa I 26.4 Varios privados Operando

La Ventosa III 20 Acciona/CFE Operando

La Venta 16 Acciona/CFE Operando

Bii Hioxo 234 GNF Recién

instalado

Piedra Larga II 70 Cisa-Gamesa Recién

instalado

Sureste I Fase II 138 DEMEX Recién

instalado

Bii Nee Stipa II

Fase IV Dos

Arbolitos

102 CFE/ENEL Recién

instalado

Granja

SEDENA

15 SEDENA Inactivo

Se puede apreciar que el istmo de Tehuantepec es la zona con más parques eólicos y se ha

convertido en la primera potencia productora en Latinoamérica.

61

CONCLUSIÓN

Claramente se puede afirmar que sin las leyes y postulados que rigen el

electromagnetismo como la ley de inducción de Faraday, el principio de la mano derecha de

Lenz y las teorías de Amper y Ohm que fueron pioneros e impulsores del conocimiento, no

se tendría ni la décima parte de lo que actualmente es un generador ni mucho menos su

aplicación en una maquina eólica para satisfacer y abastecer a la población de energía

eléctrica con el dinamismo que la caracteriza.

Por ello se deben seguir con las iniciativas y aportaciones futuras que tanto

enriquecen de modernización y optimizan los componentes eléctricos y magnéticos para

gente con las mismas convicciones que los mencionados anteriormente con fines de buena

contribución a la sociedad incentivando las ganas de la innovación tecnológica.

Haciendo mención a las investigaciones y experimentaciones que dieron origen a

todos los conocimientos que ahora se tiene, no está por demás saberlo que no se obtuvieron

de la noche a la mañana sino que con mucho esfuerzo y perseverancia realizando cientos y

cientos de pruebas que arrojaron datos erróneos y divagaron las líneas o seguimientos de las

teorías presentadas.

Debido a la analogía del párrafo anterior este texto intenta ser una clara invitación

para despertar conciencia y seguir con la tendencia de cambios que han sufrido los

generadores y sus aplicaciones para así tener un país a la vanguardia en cuanto a tecnología

basadas en investigaciones y poder deshacer los mitos que rodean el ámbito de generación

por medio de parques eólicos para poder llegar a tener el suficiente auto abastecimiento de

energía dentro México, recordando que estas pautas mencionadas resultan indicadores claves

de un país en desarrollo económico ofreciendo mejor calidad de vida para sus habitantes.

Se obtuvo información veraz y fidedigna de libros y datos técnicos de empresas para

poder llegar a lo que se analizó en el desarrollo del trabajo esperando hayan servido de algo

para dar idea de todo lo que comprende obtener electricidad que resulta complicado y muy

costoso.

62

REFERENCIAS

[1] Stephen J. Chapman “Maquinas Eléctricas”. 5ª Edición, MGraw-Hill, Inc,

México, DF, 2012.

[2] Theodore Wildi “Maquinas Eléctricas y Sistemas de Potencias”. 6ª Edición, Pearson

Educación, Mexico, DF, 2007.

[3] Enríquez Harper “El libro Práctico de los Generadores, Transformadores y Motores

eléctricos”, Editorial Limusa S.A. de C.V. México, DF, 2004.

[4] José Cartas, Roque Calero “Centrales de Energías Renovables”. Pearson Educación,

Madrid, España, 2009

[5] Miguel Leal Rubio “Diseño de Aerogeneradores” CENER, México, DF

[6] “Manual sobre energía renovable”. 1ª Edicíon, BUN-CA, San José, Costa Rica, 2002

[7] Diario El Financiero “Parques Eólicos en México”, 24 de Mayo, 2014