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POTENCIA EOLICA APROVECHADA POR UN
AEROGENERADOR
Prof. Msc. José Garcia
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POTENCIA EOLICA APROVECHADA POR UN
AEROGENERADOR
Trabajo de Energía Eólica
La distribución de velocidades presentadas en la Tabla No. 1 dada a continuación
muestra el tratamiento estadístico de las velocidad horaria del viento, para un período
de un año.
Intervalo de la Clase
(m/s)
Centro de la clase
v (m/s)
Frecuencia de la Clase
i (horas)
0  v  1,50
1
840,00
1,50  v  2,50
2
1.314,00
2,50  v  3,50
3
1.537,00
3,50  v  4,50
4
1.582,00
4,50  v  5,50
5
1.177,00
5,50  v  6,50
6
938,00
6,50  v  7,50
7
620,00
7,50  v  8,50
8
424,00
8,50  v  9,50
9
235,00
9,50  v  10,50
10
93,00
Total
8.760,00
Tabla No. 1
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Trabajo de Energía Eólica
1) Con los datos de la Tabla No. 1 Calcular:
a) Frecuencia relativa fi
b) Frecuencia relativa acumulada Fi
c) Producto fivi
d) Producto fivi2
e) Velocidad media <v>
f) Mediana 𝑉
g) Desviación típica 
2) Con lo calculado en (1), grafique:
fi vs Velocidad del viento
Fi vs Velocidad del viento
Velocidad del viento vs Horas/año
3) Aplicando el método de ajuste por mínimos cuadrados, determinar los parámetros de
Weibull de la función densidad de probabilidad, correspondiente a los valores de la
velocidades horarias del viento de la Tabla No. 1.
4) Las medidas de la Tabla No. 1 fueron tomados con un anemómetro situado a 10 m de
altura, con la velocidad media anual <v10>, obtener la velocidad media anual a 50 m de
altura <v50> y obtener los nuevos parámetros de Weibull a esa altura.
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Trabajo de Energía Eólica
Con los datos obtenidos, calcular:
a) La densidad de potencia eólica disponible a 50 m y el valor de la velocidad
eficaz.
b) Potencia eólica disponible para un aerogenerador de radio de pala 17 m, cuyo
centro de giro se situé a la altura de 50 m.
c) Los cálculos se deben realizar suponiendo unas condiciones de atmosfera
estándar del aire, es decir, una temperatura de 15°C y una presión de 1013
mbar (densidad del aire 1,23 kg/m3). Se propone analizar la variación de la
densidad de potencia si la temperatura del aire se supone 27°C, manteniendo
la misma presión atmosférica.
5) El rotor del aerogenerador de eje horizontal de tres palas tiene un diámetro igual a 34
m y gira a 38 rpm. Con la velocidad del viento determinada a 50 m <v50> anteriormente.
Si la máquina presenta un valor del coeficiente de potencia Cp = 0,42 y con la densidad
del aire determinada a esa altura, calcular:
a) Potencia eólica disponible (Pd).
b) Potencia aprovechada (Pa).
c) Velocidad específica ().
d) Coeficiente de Par(Cm) y el valor del par (M) en el eje del rotor.
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6) El aerogenerador anterior acciona un generador eléctrico para la producción de
electricidad. El generador eléctrico debe girar a 1500 rpm, por lo que se usa un
multiplicador de velocidad para su acoplamiento al eje del rotor. Si el rendimiento de
transmisión del multiplicador es igual a 95% (m), calcular:
a) La relación de multiplicación (1:m) de la caja de engranaje de acoplamiento.
b) La potencia útil que suministra el generador eléctrico y el rendimiento global
de todo el sistema.
c) Si el generador eléctrico tiene una tensión nominal de V = 2400 Voltios, cual es
la intensidad de corriente I, que puede suministrar a una carga trifásica con un
factor de potencia de 0,85.
7) Estimar el costo unitario de producción de electricidad de un parque eólico, bajo las
siguientes condiciones:
•
Escenario energético.
Aerogenerador de potencia nominal unitaria = 2,0 MW.
Número de aerogeneradores = 50.
Potencia total nominal instalada en el parque = 100 MW.
Factor de carga (Fc) media anua = 0,30 (2.628,00 horas anuales equivalentes a plena
a plena carga).
Número de años de vida operativa del parque = 25 años.
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•
Escenario económico.
Costo de inversión unitaria = 573.620,00 Bs/kW.
Costo unitario de explotación = 7,67 Bs/kW-h.
Tasa de descuentos incluidos los efectos de inflación r = 0,12 (12,0 %).
Tasa de aumento anual de costos de explotación z = 0,05 (5,0 %).
Costos financieros: i = 0,10 (10,0 %).
Valor residual de la instalación en el año final (n = 25): no se considere.
Notas:
El trabajo debe ser realizado en grupo.
Se debe entregar vía correo, debidamente identificado.
En caso que no desarrollen totalmente el trabajo, deben enviar lo que
realicen.
La fecha tope de entrega es el 22 de Junio del 2016.
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