elaboración de borrador de norma sobre requisitos generales de
Anuncio
UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR COORDINACIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA ELABORACIÓN DE BORRADOR DE NORMA SOBRE REQUISITOS GENERALES DE EQUIPOS Y TORRES DE MEDICIÓN DE POTENCIAL EÓLICO POR JORGE LUIS MARTÍNEZ MARTÍNEZ INFORME FINAL DE PASANTÍA PRESENTADO ANTE LA ILUSTRE UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO ELECTRICISTA Sartenejas, Septiembre de 2008 UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR COORDINACIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA ELABORACIÓN DE BORRADOR DE NORMA SOBRE REQUISITOS GENERALES DE EQUIPOS Y TORRES DE MEDICIÓN DE POTENCIAL EÓLICO POR JORGE LUIS MARTÍNEZ MARTÍNEZ TUTOR ACADÉMICO: PROF. OSWALDO RAVELO TUTOR INDUSTRIAL: ING. CARMEN BOLÍVAR INFORME FINAL DE PASANTÍA PRESENTADO ANTE LA ILUSTRE UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR COMO REQUISITO PARCIAL PARA OPTAR AL TÍTULO DE INGENIERO ELECTRICISTA Sartenejas, Septiembre de 2008 UNIVERSIDAD SIMÓN BOLÍVAR COORDINACIÓN DE INGENIERÍA ELÉCTRICA ACTA DE EVALUACIÓN ELABORACIÓN DE BORRADOR DE NORMA SOBRE REQUISITOS GENERALES DE EQUIPOS Y TORRES DE MEDICIÓN DE POTENCIAL EÓLICO POR JORGE LUIS MARTÍNEZ MARTÍNEZ RESUMEN En el presente trabajo se realizó el estudio correspondiente para la elaboración de una propuesta de norma referente a la instalación adecuada de torres de meteorológicas destinadas a determinar potencial eólico de futuros parques de aerogeneradores, así como también la correcta selección de los instrumentos de medición y la manera en que estos deben ir dispuestos en dichas torres. Para la elaboración de esta propuesta fue necesaria una inducción preliminar a la elaboración de normas de acuerdo a las directivas correspondientes a la redacción de normas venezolanas COVENIN, lo cual se realizó en CODELECTRA. Se realizó también una revisión bibliográfica referente a mediciones de viento para determinación de potencial eólico, en la que se encuentran recomendaciones de fabricantes con experiencia en el área, así como también se hizo revisión de estándares existentes a nivel internacional referentes al tema (Norma UNE-EN 6400-12-1999). Una vez hecha la revisión bibliográfica se elaboró un borrador de acuerdo a los lineamientos de redacción de normas venezolanas COVENIN, el cual se presentará a un grupo de empresas y organismos interesados en la elaboración de la norma para iniciar una serie de discusiones y lograr la unificación de criterios de manera que se de inicio al proceso que implica la aprobación de una norma. iv AGRADECIMIENTOS En primer lugar a mis padres: Euro e Hilda Martínez, en especial a mi mamá quien me apoyó en todo momento difícil que pase durante la carrera. A mis hermanos Euro Javier y Tony, a mis tíos, en especial a mi tía Yajaira Martínez, gracias por la ayuda brindada en los momentos que los necesite. A los tutores, Prof. Oswaldo Ravelo, Ing. Carmen Bolívar quienes tuvieron la disposición de ayudarme y de guiarme en la realización de este trabajo. Al personal de Codelectra por la colaboración brindada y por crear un ambiente de trabajo muy ameno. A mis amigos y compañeros que hicieron más llevadero el tránsito por la carrera, además que me brindaron su ayuda siempre que los necesite: Anibal Cuartín, Alejandro Peña, Gilbert Machí, Isabel Isaac, Marcos Salvatore, Hector Toledo, Ionervy Gedler, Zulay López, David Mejías, Rosabel Tsang, Sofía Marichales, José Agustín Medina, Jean Carlos González, Simón Guerrero, Sasha Solórzano, Iván Areinamo, Fernando Battaglini, Daniel Ghinaglia… A todos muchas gracias, sin ustedes habría sido más difícil haber logrado esta meta… v ÍNDICE GENERAL RESÚMEN……………………………………………………………………………………iv AGRADECIEMIENTOS………………………………………………………………………v ÍNDICE GENERAL…………………………………………………………………………..vi ÍNDICE DE FIGURAS…………………………………………………………………..........ix 1 2 3 INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………..1 1.1 Medición de las características del viento………………………………….......1 1.2 Justificación……………………………………………………………………2 1.3 Alcance…………………………………………………………………………3 1.4 Objetivo general………………………………………………………………..4 1.5 Objetivos específicos…………………………………………………………..4 DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA…………………………………………………..5 2.1 Reseña de CODELECTRA (Comité de Electricidad de Venezuela)…………..5 2.2 Visión…………………………………………………………………………..9 2.3 Misión…………………………………………………………………………10 2.4 Objetivos………………………………………………………………………10 2.5 Estructura……………………………………………………………………..11 NORMALIZACIÓN………………………………………………………………….12 3.1 Introducción a la Normalización……………………………………………...12 3.1.1 Clasificación de normas de acuerdo a los intereses que atienden…………….13 3.1.2 Clasificación de normas de acuerdo a la función u objeto que cumplen……..16 3.2 Organización del trabajo de normalización…………………………………...18 3.2.1 Establecimiento de un cuerpo de normas nacional……………………………18 3.2.2 Organización de un CNN……………………………………………………..18 3.2.3 Estructura organizacional……………………………………………………..19 vi 3.2.4 Actividades de un CNN………………………………………………………23 4 3.3 Procedimiento de elaboración de una norma…………………………………….26 3.4 Cuerpo de Normas Nacionales y proceso de normalización en Venezuela…..30 MARCO TEÓRICO…………………………………………………………………..34 4.1 Definición de términos………………………………………………………..34 4.2 Origen del viento……………………………………………………………...37 4.3 Variación del viento en el tiempo y espacio………………………………….38 4.4 Estabilidad atmosférica……………………………………………………….40 4.5 Turbulencia…………………………………………………………………...41 4.6 Energía eólica disponible……………………………………………………..42 4.7 Densidad atmosférica y presión………………………………………………44 4.8 Caracterización de los valores medios………………………………………..45 4.9 Distribución de direcciones…………………………………………………...46 4.10 Variación del viento con la altura…………………………………………….47 4.11 Instrumentos de medición…………………………………………………….49 4.11.1 Anemómetros…………………………………………………………………49 4.11.2 Veletas………………………………………………………………………...61 4.11.3 Termómetros………………………………………………………………….62 4.11.4 Barómetros……………………………………………………………………63 4.11.5 Pluviómetros………………………………………………………………….65 4.11.6 Sensores de humedad………………………………………………………....67 4.11.7 Sistema de recolección de datos………………………………………………68 5 ELABORACIÓN DEL BORRADOR DE NORMA…………………………………73 5.1 Sensores a emplear……………………………………………………………74 5.1.1 Anemómetros…………………………………………………………………74 vii 5.1.2 Veletas………………………………………………………………………...77 5.1.3 Sensores de temperatura, presión, humedad, precipitación…………………..78 5.1.4 Data loggers…………………………………………………………………..79 5.2 Elección de las alturas para instalar los sensores en las torres……………….80 5.2.1 Torres meteorológicas………………………………………………………..81 5.3 Embalaje de equipos………………………………………………………….89 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES……………………………………...94 7 BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………………………..96 APÉNDICE A……………………………………………………………………………….101 viii ÍNDICE DE FIGURAS Figura 1. Estructura de CODELECTRA……………………………………………………...11 Figura 2. Pirámide de Normalización………………………………………………………...16 Figura 3. Organización horizontal de un cuerpo de normas nacional………………………...20 Figura 4. Organización vertical de un cuerpo de normas nacional…………………………...22 Figura 5. Proceso de elaboración de una norma en Venezuela……………………………….32 Figura. 6. Flujo de aire a través de un disco de rotor; A, área; U, velocidad del viento……...43 Figura 7. Rosa de vientos……………………………………………………………………..46 Figura 8. Anemómetro de copas……………………………………………………………...54 Figura 9. Anemómetro de propulsor………………………………………………………….55 Figura 10. Anemómetro sónico……………………………………………………………….58 Figura 11. Esquema de la configuración adecuada del anemómetro de copas empleado para determinar potencial eólico…………………………………………………………………...75 Figura 12. Esquema de configuración de un anemómetro que se debe evitar usar para determinación de potencial eólico…………………………………………………………….76 Figura 13. Tamaño de la torre meteorológica respecto al aerogenerador…………………….80 Figura 14. Ejemplo de torre meteorológica empleada para pronósticos de energía eólica…...87 Figura 15. Vista desde arriba de una torre de mástil tubular con travesaño orientado 45 o con respecto a la dirección predominante del viento……………………………………………...88 Figura 16. Vista desde arriba de una torre de mástil de celosía con travesaño orientado 90o con respecto a la dirección predominante del viento……………………………………………...88 Figura 17. Caja de cartón para embalaje de un anemómetro de copas……………………….90 Figura 18. Embalaje interior de espuma dura para el anemómetro de copas…………………90 Figura 19. Detalle del embalaje de espuma dura para el anemómetro con espacio libre para las copas…………………………………………………………………………………………..91 ix Figura 20. Embalaje de veleta………………………………………………………………...91 Figura 21. Embalaje para armario de data logger…………………………………………….92 Figura 22. Caja grande conteniendo a las cajas de los sensores……………………………...92 Figura 23. Colocación de caja grande sobre el palé para ser fijada por correas de plástico duro…………………………………………………………………………………………...93 x ÍNDICE DE TABLAS Tabla 1. Parámetros de diseño que influyen en el comportamiento y exactitud del anemómetro de copas……………………………………………………………………………………….52 Tabla 2. Rango de operación en el cual es importante la precisión del anemómetro de copas…………………………………………………………………………………………..74 xi LISTA DE SÍMBOLOS Y ABREVIATURAS CODELECTRA; Comité De Electricidad De Venezuela COVENIN; Comisión Venezolana de Normas Industriales NFPA; National Fire Protection Association CEI; Comisión Electrotécnica Internacional CEN; Código Eléctrico Nacional ANATAVE; Asociación Nacional de Fabricantes de Tableros y Equipos Eléctricos, Electrónicos y Afines CONATEL; Comisión Nacional de Telecomunicaciones ISO; International Organization for Standardization FONDONORMA; Fondo para la Normalización y Certificación de Calidad ITU; International Telecommunication Union COPANT; Comisión Panamericana de Normas Técnicas AFNOR; Association française de Normalisation ANSI; American National Standards Institute ASTM; American Society for Testing and Materials CNN; Cuerpo de Normas Nacional dt/dz; Tasa estándar de enfriamiento del aire T; Variable de temperatura u; Velocidad instantánea longitudinal del viento U; Velocidad media del viento a corto plazo ü; Viento fluctuante superpuesto de media cero ∆t; Período corto de tiempo mayor que el tiempo característico de las fluctuaciones en la turbulencia dm/dt; Masa de flujo de aire xii A; Área de rotor ρ; Densidad del aire P; Potencia del flujo de aire p; Variable de presión z; Altura por encima del nivel del mar P(v); Distribución de probabilidades del viento σ; Desviación estándar de la velocidad del viento c; Factor de escala de la distribución de Weibull k; Factor de forma de la distribución de Weibull zr; Altura de referencia z0; Rugosidad del terreno α; Exponente empleado en la ley potencial de caracterización del viento SODAR; Sonic Detection and Ranking AC; Alternating current DC; Direct current E; Porcentaje de error I; Intensidad de turbulencia d; Constante de distancia a; Velocidad del sonido x; Longitud de trayectoria del sonido k1; Coeficiente de calor específico R; Constante de gas Vd; Velocidad del aire MW; Mega Watts GSM; Global System for Mobile communications xiii OACI; Organización Internacional de Aviación Civil xiv CAPÍTULO 1 INTRODUCCIÓN 1.2 Medición de las características del viento La medición de las características del viento para el caso de estudios de factibilidad de futuros parques eólicos es de gran importancia, ya que los resultados arrojados representan el factor principal a la hora de tomar el riesgo económico que implica llevar a cabo o no la instalación del parque, es por ello necesario realizar las mediciones de la manera más precisa posible para asegurar que no se corran riesgos que pongan en peligro la inversión. Las mediciones de viento para aplicaciones de energía eólica se realizan con el empleo de torres meteorológicas con características diferentes a las que son empleadas en aplicaciones distintas como por ejemplo en estudios para determinar el comportamiento del clima, en la actualidad, el incentivo que se le ha dado a la generación de energía a través de recursos renovables, como es el caso de la energía eólica, ha implicado el desarrollo tecnológico en todo lo concerniente a este tipo producción de energía, ya sean los equipos encargados de la generación, así como también el equipamiento de medición del recurso eólico, caso de interés del presente trabajo. Es así que la experiencia en la medición del recurso eólico en varias partes del mundo ha permitido obtener un mayor conocimiento acerca de las condiciones bajo las cuales se debe realizar dicho estudio para obtener resultados óptimos, dicho conocimiento, perfeccionado a lo largo de años es una herramienta de peso que hace propicio el desarrollo de estándares referentes a mediciones de viento. A nivel nacional e internacional no se cuenta con estándares dirigidos específicamente a las torres meteorológicas empleadas en determinar el recurso eólico, es por ello que surge la 1 necesidad de estandarizar las características de las torres y sensores encargados de estas mediciones, tomando en cuenta la experiencia de fabricantes y expertos en el área, de manera que se pueda contar con una referencia a la cual acudir para realizar estudios de potencial del viento de manera óptima. 1.2 Justificación Dada la relevancia que representan las mediciones de las característica del viento en proyectos de energía eólica, es necesario tener en cuenta consideraciones mínimas que garanticen que el proceso de medición que se esté realizando arroje resultados óptimos y confiables. En países como Venezuela, no se han llevado a cabo proyectos de energía eólica, y por lo tanto no se cuenta con la experiencia y conocimientos que se necesitan para la implementación de este tipo de tecnología, por consecuencia tampoco se tiene la experiencia y conocimiento en los procedimientos y equipos destinados a determinar el potencial eólico, que es parte primordial de estos proyectos. Es por ello propicio tomar en cuenta la experiencia y conocimientos en esta área lograda en otros países, y desarrollar un estándar para dar a conocer requisitos mínimos de exigencia que debe cumplir la instrumentación de medición, es decir, los sensores empleados como los anemómetros, veletas, sensores de variables como la temperatura, humedad, presión, etc., así como también las torres empleadas para soportar tal equipamiento, de manera que se garantice la obtención de resultados confiables, además que con la elaboración de tal normativa se está aportando una ayuda o guía para quienes tengan planteado llevar a cabo campañas de medición de las características del viento para aplicaciones de energía eólica. 2 1.3 Alcance En el presente trabajo se realizó una investigación acerca de las condiciones bajo las cuales se deben realizar las mediciones de las características del viento para determinar el potencial eólico de un posible emplazamiento de parques eólicos, estas condiciones incluyen las características mínimas de operación de los sensores de medición, así como exigencias mínimas que deben cumplir las torres en las que se instalan dichos sensores de manera que los resultados de las mediciones realizadas tengan confiabilidad y den una base sólida a la inversión. Se hizo revisión bibliográfica acerca de este tipo de instalaciones, provenientes de estándares internacionales (UNE EN 61400-12), así como recomendaciones de fabricantes en el área, de manera que se unificaran criterios y se elaborase un documento que cumpla con la mayoría de las recomendaciones brindadas por la mayor parte de las fuentes de información a las que se consultó. Se contó además con la asesoría de CODELECTRA para la elaboración del documento y de esa forma darle el formato de Norma Venezolana COVENIN, de manera que tal documento represente el primer paso con el que se da pie al proceso de discusión, primordial para la aprobación de una norma. 1.4 Objetivo general El principal objeto del presente trabajo, es la elaboración del documento borrador siguiendo la asesoría de CODELECTRA, de manera que se obtenga un documento con el formato de norma COVENIN, para que luego sea discutido por empresas interesadas, con lo cual además se espera lograr la unificación de criterios, y llegar a la conformidad de quienes 3 estén interesados en la elaboración de la norma, dando inicio al proceso de aprobación de la norma. 1.5 Objetivos específicos • Aprender acerca del proceso de normalización y todas sus implicaciones, mediante la inducción a la elaboración de normas en CODELECTRA. • Realizar un estudio de las principales variables del viento que son de interés para las mediciones destinadas a determinación de potencial eólico. • Describir los sensores empleados para realizar el estudio de las variables de interés. • Revisión bibliográfica de normas y recomendaciones consideradas para realizar mediciones de velocidad y dirección de viento. • Estudio y comprensión de normas, estándares y recomendaciones seleccionadas. • Evaluación de la propuesta de norma mediante presentaciones a empresas del ramo eléctrico interesadas en la elaboración de dicha norma. 4 CAPÍTULO 2 DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA [1] 2.1 Reseña de CODELECTRA (Comité de Electricidad de Venezuela) En el año 1958 se crea a nivel nacional la Comisión Venezolana de Normas Industriales COVENIN, y en 1959 por solicitud de la misma se constituye una comisión de Electricidad, que forma dos grupos de trabajo: Instalaciones Eléctricas y Materiales. A partir de ese momento se reúnen 12 ingenieros para realizar la traducción del Código Eléctrico Nacional. El 19 de Mayo de 1967, 25 representantes de entidades oficiales y privadas fundan el Comité de Electricidad de Venezuela CODELECTRA, asociación civil sin fines de lucro, con el objeto de coordinar la normalización nacional en el sector de electricidad, electrónica y comunicaciones, a través del comité técnico de normalización CT11 de Fondonorma. En 1968 se publica por primera vez el Código Eléctrico Nacional. Desde esta primera edición fue acogido como de uso obligatorio por el Ministerio de Obras Públicas y el Decreto Presidencial Nº 46 de fecha 16-04-74, "Reglamento sobre prevención de incendios" lo declara también de uso obligatorio. El Código Eléctrico Nacional está basado en el "National Electric Code" de los Estados Unidos, publicado por la NFPA, además ha tenido divulgación a través de los países Americanos de habla hispana. En 1969 asisten delegados de CODELECTRA a un Seminario Internacional, en Berlín sobre "Normalización Electrotécnica y Control de Artículos Electrotécnicos Producidos Conforme a Normas"; en este Seminario se realizan los primeros contactos con la Comisión Electrotécnica Internacional CEI. 5 Es este mismo año se celebra en Puerto Rico la III Reunión del Congreso Panamericano de Ingeniería Mecánica y Eléctrica, los representantes de CODELECTRA presentan el Código Eléctrico Nacional y lo obsequian a todos los representantes de los diferentes países. El Congreso declara el CEN- 1968 como el Código Eléctrico Oficial en Idioma Español. En 1971 COVENIN es Miembro de la Comisión Electrotécnica Internacional CEI. En 1972 se realiza en Caracas la primera reunión del grupo de trabajo CT-64 Instalaciones Eléctricas de la CEI. En ese mismo año el representante de CODELECTRA asiste a la XXXVIII Asamblea General de la CEI en Atenas. En Junio de 1974 se firma un convenio de cooperación entre CODELECTRA y COVENIN y quedó instalado oficialmente el comité Técnico de Normalización CT-11 "Comité de Electricidad y Electrónica", siendo electo Presidente el Doctor Paul Luby y como Secretario el Ingeniero Percy Pittaluga, representante ante la División de Normalización y Certificación de la Calidad del Ministerio de Fomento. En 1980 CODELECTRA realiza el " I SIMPOSIUM DE INSTALACIONES ELECTRICAS" siendo el primer evento organizado por esta institución. Es para 1982, cuando CODELECTRA comienza a desarrollar el adiestramiento a nivel profesional en el sector eléctrico, dictando en ese año un total de cinco (5) cursos y desde entonces se han ido incrementando y diversificando los mismos. Actualmente, cuenta con dieciséis (16) instructores calificados y reconocidos en el área de Electricidad, Electrónica y Telecomunicaciones, permitiendo así la realización de cincuenta (50) cursos dentro de la programación ordinaria y la de cursos In Company que se dictan a industrias reconocidas en el país, quienes confían sus profesionales a CODELECTRA para prepararlos y actualizarlos en el área de electricidad en general; demostrando de esta manera el gran reconocimiento que ha adquirido en el sector. 6 Después de más de dos años de negociaciones directas con la National Fire Protection Association (NFPA), en marzo de 1997, se firma un Acuerdo de Licencia entre CODELECTRA y esa Organización, que permite el uso de la versión 1996 del NEC norteamericano para adaptarla, modificarla y distribuirla y se convierte así en la revisión de la Norma COVENIN 200 " Código Eléctrico Nacional". Al cumplir 32 años de contribución a la normalización nacional, CODELECTRA ha elaborado 284 Normas Venezolanas COVENIN, para el sector de Electricidad, Electrónica y Telecomunicaciones constituyéndose así en el eje fundamental de la Normalización y del Adiestramiento en el sector a nivel nacional. En 1998 se renovó el "Convenio de Normalización" entre CODELECTRA y el Fondo para la Normalización y Certificación de Calidad, FONDONORMA, el cual se había firmado originalmente en el año 1974, con el antiguo Ministerio de Fomento, a través del cual se ratifica el trabajo que viene desarrollando el Comité Técnico de Normalización CT-11 "Electricidad, Electrónica y Comunicaciones".En 1998 se inicia la publicación del boletín informativo trimestral "CODELECTRA Informa". En 1998 CODELECTRA es elegida como uno de los 21 miembros del Consejo Superior de FONDONORMA, organismo nacional de normalización, y como uno de los cinco integrantes de su Comité Ejecutivo. Esta condición fue ratificada el 3 de abril de 2001 en la XXVIII Asamblea Anual de FONDONORMA. En 1999 CODELECTRA fue nombrada Miembro Honorario de la Asociación Nacional de Fabricantes de Tableros y Equipos Eléctricos, Electrónicos y Afines, ANATAVE, e igualmente, ANATAVE fue nombrada Miembro Honorario de CODELECTRA por decisión de su Junta Directiva, en virtud de la mutua cooperación entre ambas instituciones. El 22/09/1999 la Junta Directiva aprobó un "Convenio institucional de reciprocidad entre ANATAVE y CODELECTRA", a fin de fortalecer ambas instituciones mediante 7 descuentos y beneficios para sus miembros, a cambio de la promoción y divulgación de actividades y eventos. El 27 de Marzo de 2000 se firmó un "Convenio de Normalización entre CODELECTRA y la Comisión Nacional de Telecomunicaciones, CONATEL", a fin de impulsar la elaboración de normas en el sector de las telecomunicaciones, de acuerdo a las prioridades de este sector, a través del Subcomité Técnico SC4 Comunicaciones, del Comité Técnico CT11 Electricidad, Electrónica y Comunicaciones, a cargo de CODELECTRA. El 17 de Mayo de 2000 se firmó un "Convenio de Cooperación Interinstitucional" entre CODELECTRA y FONDONORMA, para promover la certificación de la calidad y el ambiente en las empresas Miembros de CODELECTRA, a través del cual FONDONORMA se compromete a otorgar una escala de precios preferenciales en el costo de las licencias de los certificados de calidad y ambiente (Marca NORVEN, ISO 9000, ISO 14000), así como descuentos en los cursos de capacitación. El 15 de octubre de 2000 se iniciaron las actividades para convertir a CODELECTRA en un Organismo de Certificación según lo previsto en la norma venezolana COVENIN 27942:1996 (Guía ISO /IEC 65 :1996) "Requisitos generales para los organismos que operan sistemas de certificación de productos". En su primera etapa se certificarán instalaciones eléctricas en edificaciones según lo previsto en la Norma Venezolana COVENIN 200:1999 Código Eléctrico Nacional. Durante el año 2001, CODELECTRA apoyó la propuesta del Anteproyecto de Ley Orgánica del Sistema Venezolano para la Calidad, presentada por FONDONORMA ante la Asamblea Nacional, y participó activamente en las reuniones convocadas para la revisión de dicho Anteproyecto de Ley. Esta Ley fue presentada y aprobada en primera discusión por la Asamblea Nacional, el 25-09-2001, estuvo en período de discusión pública hasta el 25-102001 y fue aprobada en segunda discusión el 14/03/2002. Actualmente, se espera su 8 promulgación por parte del Presidente de la República y cabe destacar que "con este instrumento legal, Venezuela adapta y armoniza su legislación a los compromisos internacionales suscritos, al integrar en un Sistema Nacional las áreas de Normalización, Metrología, Acreditación, Certificación, Reglamentaciones Técnicas y Ensayos". El 12/03/2001 se instaló la Comisión para la revisión de los Estatutos dando cumplimiento al mandato de la Asamblea en su XXXI Asamblea General ordinaria realizada el 29/06/2000. La elaboración del Proyecto de revisión de los Estatutos y del Reglamento Electoral, se concluyó en la reunión del 01/11/01 y se enviará próximamente a la consideración de los miembros de CODELECTRA. El 14/03/2001 la Junta Directiva de CODELECTRA aprobó la Misión y Visión de la Institución y continúa trabajando en la elaboración de un plan estratégico. El 19 de mayo de 2002, al cumplirse 35 años de su fundación y contribución a la normalización nacional, CODELECTRA ha elaborado 300 Normas Venezolanas COVENIN, para los sectores de Electricidad, Electrónica y Telecomunicaciones y continúa su programa de capacitación y eventos para los profesionales de estos sectores, constituyéndose así en el eje fundamental de la Normalización y de la Capacitación en el sector a nivel nacional. 2.2 Visión • Ser el organismo líder de Venezuela en la normalización, certificación y capacitación. • Desempeñarse como un organismo de referencia técnica, promotor de actividades que agreguen valor a los agentes de los sectores de electricidad, electrónica y telecomunicaciones, contribuyendo a que los productos, proyectos, instalaciones y servicios, cumplan los estándares establecidos de calidad, seguridad, eficiencia y protección del medio ambiente. 9 2.5 Misión • Coordinar, ejecutar y divulgar los procesos de normalización y certificación de productos, proyectos, instalaciones y servicios en las áreas de electricidad, electrónica y telecomunicaciones, siguiendo las pautas que en esa materia establezcan los organismos nacionales e internacionales, de manera que respondan a las necesidades del país. • Ejercer representatividad institucional, proporcionar asesoría y capacitación en las áreas mencionadas, esto con el propósito de contribuir a mejorar la calidad de los productos, proyectos, instalaciones y servicios, así como favorecer una mayor competitividad del país. 2.6 Objetivos • Elaborar, mantener, publicar y dar difusión a las Normas Nacionales para el sector Eléctrico, electrónico y de telecomunicaciones. • Divulgar la importancia de la Normalización y los beneficios que aporta en la optimización de la calidad de los productos de la industria Eléctrica y Electrónica. • Colaborar con aquellas instituciones Nacionales e Internacionales de docencia, investigación, normalización u otras semejantes, que persigan cualquier objetivo que sea común con los de la asociación. • Verificar la conformidad de instalaciones y materiales eléctricos con las Normas Nacionales. 10 2.7 Estructura A continuación, en la figura 1 se muestra la estructura organizativa de CODELECTRA: ASAMBLEA DE MIEMBROS COMITÉS AD HOC • • • • JUNTA DIRECTIVA ESTRATEGICO/MIEMBROS FINANZAS CERTIFICACIÓN CÓDIGO ELÉCTRICO PRESIDENCIA DIRECCIÓN EJECUTIVA NORMALIZACIÓN CURSOS Y EVENTOS CERTIFICACIÓN CONSULTAS TÉCNICAS ADMINISTRACIÓN Figura 1. Estructura de CODELECTRA 11 CAPÍTULO 3 NORMALIZACIÓN 3.1 Introducción a la Normalización [2] La normalización es una característica esencial del desarrollo económico, un proceso y herramienta. Es una actividad que establece, con respecto a problemas actuales o potenciales, disposiciones de uso común y continuado, dirigidos a la obtención del nivel óptimo de orden en un contexto dado. Como proceso implica la formulación de acuerdos técnicos requeridos para la comunicación entre los niveles de actividad o a lo largo de cadenas de responsabilidad. Como herramienta implica las formulaciones como tal, de por ejemplo acuerdos dimensionales, procedimientos de pruebas reconocidos, requisitos especificados de un material y requisitos de desempeño, lenguaje técnico especializado y otros elementos de racionalización en el mundo profesional. Las organizaciones abocadas a la normalización están bien establecidas en varios países y la Organización Internacional de Estandarización (ISO, según sus siglas en inglés) representa los esfuerzos combinados de estos cuerpos nacionales para desarrollar estándares internacionales realizables. Una norma, como guía, responde a una necesidad o problema reconocido que haya surgido, por lo que el propósito de una norma es ayudar en la resolución de problemas. La variedad de problemas que necesitan el uso de estándares es muy amplia, y que puede ir desde la necesidad de mediciones uniformes, fijar el número de días que tiene un 12 mes, crear líneas de ensamblaje al estandarizar partes intercambiables, hasta la necesidad de establecer criterios de seguridad para el diseño, construcción, prueba e inspección de equipos. Las normas son una herramienta dinámica ya que van de la mano con los avances tecnológicos y deben estar en proceso de actualización para evitar que se vuelvan obsoletas, por ejemplo, si la cerámica remplaza al metal para las piezas de automóviles y motores, es necesario crear una norma basada en ello. Una de las características de las normas es que son multidisciplinarias, se encuentran en ingeniería, fabricación, hasta textiles, procesamiento de alimentos, ciencia de la información, etc. Otro de los aspectos de las normas, es que algunas por su propia naturaleza pueden incluir más de un solo campo, por ejemplo, una norma sobre empaquetado que use dimensiones internacionales reconocidas para contenedores de carga puede reducir el costo de envío, almacenamiento, costos al por menor de cualquier producto traído en los contenedores. Entre otros beneficios que conlleva la normalización están la reducción de tiempo de líneas de producción, observándose que la regularización de diversos procesos a través de normas tiene sus aparentes beneficios. Una norma es creada con el fin de atender distintos intereses: una compañía, un país, o todo el mundo, entonces existe una clasificación de normas de acuerdo a los intereses que responden: normas de compañías, normas de asociaciones, normas nacionales, normas regionales, normas internacionales. 3.1.1 - Clasificación de normas de acuerdo a los intereses que atienden Normas de compañías: son preparados por la compañía para su propio uso, un ejemplo puede ser el logo de la compañía, cuya forma, color o tamaño son decididos por la misma, otro ejemplo es cuando una compañía produce una variedad de un mismo tipo de producto, en este caso es necesario producir de 13 acuerdo a la demanda de cada variante del producto, de esta manera se está reduciendo el costo de almacenamiento. La importancia de estas normas para las compañías radica en el hecho de que cada una presenta problemas recurrentes específicos, y no todos los problemas son del interés general del resto de las compañías. - Normas de asociaciones: aunque algunas compañías que producen el mismo tipo de productos pueden ser competidores en el mercado, a veces pueden tener buenas razones de cooperar en problemas fundamentales que requieran normalización, es por ello conveniente este tipo de normas. - Normas nacionales: estos conciernen a organismos de normalización en varios países, o cuerpos de normas nacionales a los cuales se les impulsa cada vez más a la creación de normas por las autoridades del gobierno, industrias, consumidores, institutos de investigación, etc., ya que las normas hacen que sus actividades sean más económicas y simples, y simples no sólo para quienes las solicitan sino también para la sociedad entera. Las normas nacionales tienen en cuenta las necesidades de todos los interesados, con lo cual se garantiza una mejor regulación sobre los organismos y procesos concernientes. - Normas regionales: son normas que responden a las necesidades de países pertenecientes a una misma región, con ciertas características culturales, geográficas, climáticas, políticas, etc., en común; que puedan tener productos industriales del mismo tipo, que consuman el mismo tipo de alimentos, etc., lo cual justifica la creación de organizaciones regionales de normalización, para la creación de este tipo de normas. - Normas internacionales: las normas internacionales son las que se encuentran en el nivel más alto de importancia de la pirámide de normalización (fig. 2), estas 14 son elaboradas tomando en cuenta normas o estándares nacionales, regionales, o de diversas compañías, de manera que se trate de cubrir una amplia gama de necesidades; es por tal razón, el hecho de que a menudo las normas internacionales son adaptadas como normas nacionales. A nivel internacional, el organismo especializado en normas en un gran número de áreas es la International Organization for Standardization, ISO, también se encuentra la IEC, Internacional Electrotechnical Comisión, especializada en normas en el área electrotécnica. En la siguiente pirámide (fig. 2) se grafica este tipo de clasificación de estándares: 15 ISO/IEC / ITU NORMALIZACION INTERNACIONAL CEN COPANT REGION AFNOR ANSI FONDONORMA (COVENIN) NFPA, ASTM PAIS ASOCIACION Empresa EMPRESA (PDVSA, CADAFE, CANTV, etc.) Figura 2. Pirámide de Normalización. 3.1.2 - Clasificación de normas de acuerdo a la función u objeto que cumplen Terminología: este tipo de norma es necesaria para la definición de términos utilizados en documentos técnicos o legales. La finalidad de este tipo de norma es facilitar el entendimiento de otros documentos por lo cual es importante no dejar términos sin definir a fin de evitar cualquier tipo de problemas ya sean técnicos o legales. Puede incluir la definición de símbolos. - Básicas: comprenden normas que forman la base para muchas áreas, productos y actividades. Un ejemplo es el sistema métrico internacional el cual tiene aplicación en muchas áreas ya que provee información fundamental. 16 - Dimensionales: se refieren a la normalización de dimensiones de partes intercambiables, por ejemplo: componentes o unidades de repuesto de un motor de carro, tipos de puertas, motores eléctricos, etc. - Desempeño: se refiere a requisitos de desempeño que deben cumplir algunos productos, de manera que se garantice cierto nivel de calidad al usuario. Un ejemplo, una lámpara fluorescente que produce luz de acuerdo a la energía que se le suple, y que debe durar un número mínimo de horas, y no consumir energía por encima de cierto porcentaje durante su tiempo de vida útil. De esta manera se está especificando ciertas características que debe cumplir el bombillo, con lo que el fabricante sólo se debe encargar de la producción de sus artículos, arroje productos que cumplan con los requisitos establecidos por las normas correspondientes en el área. - Reducción de variedad: este tipo de norma tiene como fin ayudar a lograr niveles de producción racionales, al reducir el número de unidades que se producen. Por ejemplo, se tiene una línea de producción de barras de acero, las barras producidas pueden ser de diferentes diámetros 6, 8, 10, 12, 16, 20, 25, 32, o 40 mm y con una resistencia de 260, 290 y 320 N/mm2, esto implica 9 diámetros y 3 tipos de fuerza, lo cual daría una producción de 27 tipos de barras. Para lograr un nivel de producción racional es conveniente reducir este número de acuerdo a lo que es económica y técnicamente factible, es aquí donde el uso de este tipo de normas es conveniente. - Prueba y control de calidad: son empleadas para especificar los procedimientos de prueba de calidad de productos. La necesidad de comprobar resultados de pruebas en diferentes países y diferentes laboratorios hace propicio la creación de este tipo de norma. 17 3.2 Organización del trabajo de normalización [3] Para la efectiva organización del trabajo de normalización, se necesita el establecimiento de un cuerpo de normas nacional (CNN), lo cual debe ser justificado ante autoridades relevantes y requiere la cooperación de la industria. 3.3.1 Establecimiento de un cuerpo de normas nacional El establecimiento de un cuerpo de normas nacional como otras instituciones en un país necesita ser respaldada por una apropiada legislación, u otra forma de reconocimiento oficial. La legislación o instrumento de reconocimiento dará a conocer las finalidades y objetivos del CNN, así como sus funciones y responsabilidades. Cualquier forma jurídica o apoyo financiero que el CNN pueda tener respecto a su establecimiento, el gobierno, la industria y comercio deben cooperar con él en todos los niveles. Las regulaciones oficiales deben ser tales que el CNN debe ser reconocido como el único organismo con la responsabilidad de preparar las normas nacionales y para representar los intereses del país en todos los asuntos de normalización a nivel nacional, regional e internacional. La legislación debe prever un Consejo de Gobierno que abarque todas las partes interesadas provenientes del gobierno, la industria, asociaciones de consumidores, instituciones de investigación, etc. Adicionalmente, la legislación debe proveer el establecimiento de comités técnicos con la responsabilidad de crear las normas nacionales. 3.2.2 Organización de un CNN 18 Básicamente el trabajo de normalización puede ser comprendido en dos actividades principales, a saber: - Escritura de normas y - Trabajo de laboratorio (incluyendo certificación), Estas actividades pueden ser desplegadas para trabajar ya sea bajo una estructura horizontal o vertical. 3.2.3 Estructura organizacional Bajo el sistema horizontal, los ingenieros normalizadores se especializan en un aspecto de la normalización, por ejemplo, escritura de normas, o trabajo de laboratorio. Cuando se comprometen en la escritura de normas, los ingenieros normalizadores manejan todo el trabajo del comité técnico cuya finalidad es el desarrollo de normas. Es importante que el personal encargado de la escritura de normas tenga facilidad de escritura para poder plasmar el trabajo de comité en las normas nacionales, además se debe tener en mente el formato aprobado para tales normas nacionales. Para ingenieros especializándose en trabajo de laboratorio, se debe tener en mente en cuanto a personal, científicos e ingenieros con interés en investigación y trabajo práctico. Este personal, requerirá llevar a cabo pruebas de laboratorio en muestras de productos fabricados para comprobar el cumplimiento con normas relevantes. El personal desplegado bajo el sistema horizontal tiende a terminar como especialistas: normalizadores que convierten normas en números, personal de laboratorio que tiene un profundo conocimiento de técnicas de laboratorio y certificadores que estudian la producción de la industria. Cuando la producción regular de normas es el la principal función del CNN, la organización horizontal es la más empleada. 19 A continuación en la figura 3 se muestra un diagrama con la estructura de un CNN con la organización horizontal: Organización Horizontal Consejo de Gobierno Director Administración Departamento de química Trabajo de normalización, laboratorio y certificación Técnico Departamento de alimentos Trabajo de normalización, laboratorio y certificación Mecánica y eléctrica Trabajo de normalización, laboratorio y certificación Departamento de edificaciones Trabajo de normalización, laboratorio y certificación Figura 3. Organización horizontal de un cuerpo de normas nacional. Bajo el despliegue del sistema vertical, los ingenieros normalizadores no se especializan en una sola rama de la normalización. Debido a su agenda, tal personal puede manejar escritura de normas en cierta ocasión, y realizar trabajos de laboratorio en otra, con la finalidad de comprobar el cumplimiento de normas relevantes. 20 El personal que trabaja bajo la organización vertical adquiere un buen conocimiento general de los productos: su diseño, desempeño, instalaciones de producción, mercadeo. En la figura 4 se muestra tal tipo de organización: 21 Organización Vertical Consejo de gobierno Director Dpto. Administración Laboratorios Química Dpto. Técnico Certificación Normas Comida y Edificaciones Mecánica y agricultura eléctrica Química Comida y agricultura Edificaciones Mecánica y eléctrica Química Comida y agricultura Edificaciones Mecánica y eléctrica Figura 4. Organización vertical de un cuerpo de normas nacional. 22 3.2.4 Actividades de un CNN Las principales actividades que comprenden la normalización en su totalidad son: 1 Formulación de normas, 2 Control de calidad y prueba, 3 Metrología, 4 Certificación, 5 Implementación de normas (otras maneras además de certificación), 6 Servicio de documentación. En la implementación de un programa de normalización, el CNN puede dedicar su atención a una o más de estas actividades, y tendrá la responsabilidad por estas. Donde el CNN tiene la responsabilidad por todas las actividades se dice que practica una aproximación integrada a la normalización. La ventaja de llevar a cabo las actividades de esa manera es que la práctica de la normalización se vuelve mejor coordinada, y el CNN se convierte en un centro para conocimientos técnicos. La aproximación integrada a la normalización es comúnmente practicada en países en vías de desarrollo, ya que además resulta una manera más económica. En países industrializados con una tradición relativamente larga en normalización, las actividades implicadas en ello tienden a ser llevadas a cabo por diferentes organismos ya sea por razones históricas o por las exigencias de la situación en esos países. 1 Formulación de normas: Las principales etapas en el proceso de formulación de normas son: 23 - Una solicitud es recibida y estudiada, y un proyecto para la preparación de la norma es considerada por el Consejo de Gobierno. - Si el proyecto es aprobado, un comité es puesto a cargo de la elaboración del borrador de norma. - El proceso comienza con una propuesta de borrador, luego un borrador de norma, el cual es puesto en circulación para los comentarios generales, y son incorporados en el documento como borrador de norma. - El borrador modificado es aprobado como norma nacional por el Consejo de Gobierno. 2 Control de Calidad y Prueba: Los fabricantes deben tener en operación como parte de su línea de producción algún medio de controlar la calidad de sus productos. De esta manera la compañía está en capacidad de mantener un nivel consistente de calidad en de sus productos. Es necesario realizar pruebas constantes a los productos finales para asegurar la conformidad con los mismos, y también que la maquinaria esté funcionando adecuadamente. La organización de actividades de certificación por el CNN pretende asegurar el cumplimiento con normas nacionales a través de sus operaciones como tercera persona. La inspección de fábricas por parte del personal del CNN debería dejar al descubierto cualquier defecto que pueda haber en el sistema y debe ser organizado en una base regular. 24 3 Metrología La metrología es la ciencia de la medición. En la organización del trabajo de metrología como parte del programa de normalización del CNN, se deben hacer consideraciones relacionadas con los dos aspectos generales de la metrología, a saber: - Metrología científica - Metrología legal 4 Certificación La certificación es la manera en que se asegura la implementación de las normas en los productos, otra manera es a través de referencias a normas en legislación. Para una apropiada organización de la certificación, el CNN debe tener una infraestructura básica que puede incluir lo siguiente: - Legislación apropiada, - Normas, - Laboratorios (pertenecientes o disponibles para el CNN), - Esquema de inspección de fábricas, - Marca de conformidad, y, - Personal técnico competente y bien instruido. 5 Implementación de normas Es importante para el CNN tener un departamento de relaciones públicas que se encargue de la promoción de las normas. Es necesario para el CNN tener una herramienta o 25 medio de proveer al público la información para advertir la importancia que la normalización tiene para el desarrollo económico e industrial del país. La normalización tiene que ser vendida no solo al público general sino también al gobierno y la industria. Tal educación puede hacerse a través de lecturas o simposios, seminarios, comunicados de prensa, documentales en diarios locales, programas de radio o televisión, etc. Los productores también pueden colaborar en la publicidad de normas, al mencionar en sus catálogos las normas con las que cumplen sus productos; en el sistema educativo también se puede lograr que los estudiantes tomen conciencia de la importancia de las normas; en contratos también se puede hacer referencia a normas, de manera que fabricantes y distribuidores autorizados sigan estas normas. 6 Servicios de documentación Un departamento importante que debe ser establecido en las etapas iniciales de creación de un CNN es la biblioteca, la cual debe formar parte de la división técnica. La biblioteca debe ser el depósito de información para el personal y el público general (incluyendo a personas de la industria). La biblioteca debe almacenar las normas formuladas por el CNN así como también las de otros CNN y organismos internacionales como ISO, IEC, etc. Adicionalmente debe contener documentos de referencia y diarios relacionados con disciplinas como química, tecnología de alimentos, textiles, ingeniería, etc. 3.3 Procedimiento de elaboración de una norma [4] Las normas surgen de la necesidad de resolver un problema, ya sea la inconformidad de los consumidores con algún producto, o la necesidad de establecer condiciones mínimas que 26 deben cumplir ciertos ensayos de laboratorio, etc., en fin las normas tienen la función de resolver problemas que tienen cierta influencia en algún sector importante de la sociedad, ya sea la industria, asuntos legales, comercio, etc. Para la aprobación de una norma es necesario llegar a un consenso entre las partes involucradas en el problema que se desea resolver, de manera que se tomen en consideración los intereses de todos. El proceso de elaborar una norma puede dar inicio en el momento en que surge la necesidad de resolver un problema, el cual ya ha sido identificado y cuya influencia sea notable para la sociedad, además para su resolución sea necesario el consenso entre los interesados. A partir de ese momento es claro que se requiere la intervención del CNN para lograr la resolución del problema. Es necesario notificar al CNN acerca del problema existente, el cual hará un estudio previo para constatar que en realidad hay buenas razones para la elaboración de un trabajo que lleve a la resolución del asunto. En este estudio se pueden tener en cuenta los aspectos siguientes: - Plan general de desarrollo del gobierno, - Importancia del estudio para la economía nacional. Posible promoción de la exportación a través de las normas, - Cantidad de producción, - Efectos en la educación, - Influencia en trabajo de investigación y promoción de la calidad, - Importancia de otras normas en la creación de un desarrollo sistemático de normas nacionales, - Disponibilidad de datos y personal técnico, - Disponibilidad de instalaciones para pruebas, - Asignación presupuestaria/Fondos especiales, 27 - Nivel de cooperación entre las partes interesadas, - Facilidad estimada de implementación, - Efecto en las relaciones públicas del CNN. La preparación de normas es llevada a cabo por comités, los cuales están conformados por representantes de todas las partes interesadas en la materia: usuarios, productores, investigadores, normalizadores, etc. Los normalizadores se encargan del trabajo preliminar, para la preparación del primer encuentro del comité, estos deben estudiar normas internacionales y extranjeras, catálogos de fábrica, y preparar sumarios referentes a estos documentos, así como también elaborarse preguntas en cuanto al problema planteado. Para lograr el trabajo de normalización es preciso lograr el consenso entre los integrantes de comité, para ello es obligatorio realizar tantas reuniones como sea necesario para que todas las partes puedan llegar a un acuerdo en relación a todos los aspectos y soluciones propuestas al problema planteado. A lo largo del trabajo de comité, el normalizador va elaborando gradualmente un borrador más completo con un lenguaje preciso, gráficos de fácil entendimiento, y lo más importante de todo, que todos los principios técnicos sean tomados en cuenta. Luego de varias reuniones, ya el borrador debe estar preparado para ser puesto en circulación en una discusión pública, además, en esta etapa, generalmente ya el borrador de la norma debe ser ampliamente conocido a través de papers o revistas. Durante la discusión pública, las partes interesadas tienen la oportunidad de emitir sus opiniones respecto al borrador. Los comentarios son considerados en una nueva reunión de comité y tomados en cuenta en el borrador. Posteriormente luego de la edición final, el borrador es presentado a la 28 gerencia del CNN que luego lo refiere al consejo del CNN para su aprobación como norma nacional. En caso de que el consejo tenga dudas en cuanto al borrador, será devuelto al comité técnico para clarificar. Generalmente los borradores son aprobados la primera vez que son enviados al consejo del CNN. Una vez que culmina el trabajo técnico y la norma es impresa, ya está disponible para la venta. En este punto es importante un trabajo de promoción para extender el uso de la norma. Los bienes y servicios concernientes a la norma aprobada, pueden ser etiquetados haciendo referencia a la misma, denotando conformidad con los requisitos o directrices de la norma. En resumen, los resultados de la preparación de una norma incluyen lo siguiente: - Los consumidores pueden solicitar a los productores información acerca de las características de sus productos, de manera que estos puedan ser comparados con las especificaciones en la norma. - Los productores pueden tener un nivel mínimo común de desempeño, creando la base para una competencia. - Los productores pueden desarrollar más fácilmente sus diseños, teniendo en cuenta los requerimientos mínimos nacionales que se encuentren en la norma. - Un producto normalizado está en constante demanda en el mercado y esto facilita la planificación del fabricante. - Si una norma nacional toma en cuenta las consideraciones de una norma internacional similar, permite a los importadores y consumidores de mercados extranjeros apreciar la calidad de los productos originados del país exportador. 29 3.4 Cuerpo de Normas Nacionales y proceso de normalización en Venezuela En Venezuela, el CNN está representado por Fondonorma, organismo encargado de la coordinación del proceso de normalización a nivel nacional, además de encargarse de la certificación de la calidad con el fin de estimular la productividad del sector productivo nacional. La actividad de Normalización en Fondonorma, se ejecuta a semejanza de lo establecido por la Organización Internacional para la Normalización, ISO, es decir, se desarrolla a través de Comités Técnicos estratégicos, es por ello que uno de los objetivos de Fondonorma es crear comités y subcomités técnicos de normalización y otros órganos de estudio, evaluación y control por sectores de actividad para el proceso de elaboración de las normas técnicas que sean necesarias para el desarrollo del país conforme a las directrices y a los esquemas rectores nacionales e internacionales en materia de normalización. En dichos comités, sin ningún tipo de discriminación y sobre la base del consenso, participan el sector oficial, el sector industrial, los institutos de investigación, las universidades, los consumidores y usuarios, los comerciantes y en general, todo aquel que esté interesado en el proceso de elaboración de normas. [5] Las actividades de normalización en Fondonorma se realizan bajo una estructura organizativa horizontal, con numerosos comités especializados en diversas áreas, como pueden ser: construcción; petróleo, automotriz, higiene, seguridad y protección, productos alimenticios, electricidad y electrónica, química, metrología, gestión de la calidad, etc., y los normalizadores se especializan ya sea en la elaboración o escritura de normas, o en ensayos de laboratorio para verificar el cumplimiento de normas en productos fabricados. La estructura organizativa de FONDONORMA está conformada por: la Asamblea, el Consejo Directivo, el Consejo Superior y la Dirección General. 30 La suprema dirección de la Asociación le corresponde a la Asamblea, integrada por miembros regulares y fundadores. El Consejo Directivo lo constituyen 7 miembros. De ellos 6 representan al sector privado y 1 al sector público. De su seno son elegidos un Presidente y un Vicepresidente, quienes a su vez lo son de la Asociación, de la Asamblea y del Consejo Superior. Las atribuciones fundamentales del Consejo Directivo son las de dirigir y supervisar a la Asociación, y las de establecer las políticas, estrategias y objetivos que orienten la gestión de la institución. El Consejo Superior está integrado por 21 miembros principales, de los cuales 14 representan al sector privado y 7 al público. Sus atribuciones fundamentales son las de coordinar y programar los trabajos técnicos de la Asociación, mediante la definición de directrices generales, así como la realización de las acciones pertinentes para el logro de los objetivos de la institución. El Director General por su parte tiene a su cargo la planificación, organización, ejecución, coordinación y control de las actividades técnicas y administrativas de la Asociación en pro de su misión y objeto. [6] El proceso de elaboración de una norma venezolana es similar al explicado anteriormente, se crean grupos de trabajo con el fin de elaborar un borrador inicial, el cual es llevado a discusión para comentarios preliminares, hasta que se tenga un borrador final que se presenta al consejo superior de Fondonorma para aprobación o para ser devuelto en caso de dudas en el mismo, para lo cual es necesario otras reuniones de comité para discusión y correcciones. Una vez aprobado por el consejo superior, el borrador es aprobado como norma nacional y es publicado en gaceta oficial por el Ministerio de Industria y Comercio. En la figura 5 se presenta un esquema del proceso de normalización en Venezuela: 31 MINISTERIO DE INDUSTRIA Y COMERCIO PUBLICACION GACETA OFICIAL CONSEJO SUPERIOR DE FONDONORMA PROYECTOS COMITE ANTEPROYECTOS DISCUSION PÚBLICA ANTEPROYECTOS 1 SUB - COMITE ESQUEMAS GRUPOS DE TRABAJO BORRADORES Figura 5. Proceso de elaboración de una norma en Venezuela. Fondonorma como organismo normalizador del país debe fomentar el uso de las normas técnicas, así como difundir información vinculada con la calidad a través de medios adecuados, publicar y difundir normas, documentos técnicos y boletines, y estimular la participación en eventos relacionados con las materias en cuestión. [7] También posee un Centro de Documentación e Información, en el cual pone a disposición del público en general todas las normas venezolanas, de otros países e 32 internacionales, así como también publicaciones relacionadas con los temas de la calidad, el ambiente, la normalización y la certificación. 33 CAPÍTULO 4 MARCO TEÓRICO 4.1 Definición de términos [8][9][10][11] Anemómetro de copas Equipo empleado para medir la velocidad de viento, consiste en 3 copas hemisféricas o cónicas, colocadas en un rotor horizontal alrededor de un eje vertical que comanda un dispositivo que genera una señal. Arriostramiento Conjunto de riostras para evitar la deformación de una estructura. Batería de litio Batería que usa un ánodo de litio y cátodo de ión. Batería de Níquel-Cadmio Batería que usa un ánodo de hidróxido de Níquel y un cátodo de un compuesto de Cadmio. Celda ácida Dispositivo diseñado para almacenar y descargar energía eléctrica a través de reacciones químicas que involucran un elemento reductor, un óxido y un electrolito. Constante de distancia Indicación del tiempo de respuesta de un anemómetro, definida como la longitud de aire que debe pasar por el instrumento para indicar el 63% del valor final para una entrada escalonada de la velocidad del viento. 34 Emplazamiento Lugar seleccionado para la instalación del parque eólico, y en el que previamente se realizan las mediciones de viento. Estación meteorológica Instalación conformada por la torre y los sensores de medición, y cuya finalidad es la medición y registro de las variables del viento. Longitud de rugosidad Altura a la que la velocidad media del viento es cero, cuando el viento tiene una variación logarítmica con la altura. Módulo GSM Componente opcional de algunos registradores de datos, que le permite contar con servicio de telefonía móvil, para comunicación remota con el operador. Obstáculo Objetos estáticos, como edificios y árboles adyacentes a la torre que causen distorsiones de la corriente de aire. Precisión Grado de concordancia entre el resultado de una medida y el valor verdadero. Resolución Menor incremento de la variable bajo medición que puede ser detectado con certidumbre por el instrumento de medición. Respuesta dinámica Reacción que presenta el anemómetro frente a variaciones bruscas del viento. Registrador de datos Equipo encargado de la recolección y almacenamiento de los datos provenientes de los sensores de medición. 35 Riostra Pieza colocada oblicuamente para asegurar armazones o estructuras. SMS Servicio de mensajes cortos para teléfonos móviles. Torre de celosía Estructura de soporte cuyo mástil está constituido por un sistema de vigas unidas entre sí, la sección puede ser de diversas formas, las más empleadas son las de sección triangular. Torre meteorológica Estructura de soporte en la cual se instalan sensores destinados a la medición de las características del viento. Torre tubular Estructura de soporte con mástil de sección cilíndrica. Transductor potenciométrico Dispositivo empleado como sensor de posición, el cual emplea un potenciómetro, y cuya señal eléctrica corresponde a la posición de la veleta. Travesaño Brazo que se instala en la torre, empleado para mantener los sensores a cierta distancia del mástil de la torre. Turbulencia Variabilidad del valor medio de la velocidad respecto a los valores instantáneos. Viento Corriente de aire producida en la atmósfera por causas naturales. Viento (Cuerdas) Cuerda larga o alambre que se ata a una cosa para mantenerla derecha en alto o moverla con seguridad hacia un lado. 36 4.2 Origen del viento [12][13] El viento se genera por las diferencias de presión a lo largo de la superficie de la tierra causadas por el desigual calentamiento que sufre el planeta, dicho calentamiento es mayor cerca del ecuador y durante el día, lo que implica que las zonas más calientes se mueven sobre la superficie de la tierra en su movimiento de rotación. Por lo general el aire caliente sube para circular por la parte superior de la atmósfera y luego caer en las zonas más frías, mientras que a nivel del suelo la circulación es en sentido inverso. El efecto combinado del desigual calentamiento de la tierra y de las fuerzas centrífugas y de Coriolis debidas a la rotación, da lugar a vientos a escala terráquea, con unas tendencias más o menos permanentes. Al girar la tierra, arrastra el aire del oeste hacia el este, si además el aire se mueve hacia los polos, se acerca más al eje de giro de la tierra lo que implica que para que se conserve la cantidad de movimiento angular, el aire debe adquirir una componente oeste-este mayor que la del propio giro de la tierra. A escalas suficientemente grandes, el viento resulta de fundamentalmente de un equilibrio entre las fuerzas de Coriolis, la fuerza de presión y el rozamiento con el suelo. La fuerza de Coriolis es perpendicular a la velocidad del viento y es a mano derecha de su trayectoria en el hemisferio norte y a la izquierda en el sur. Por encima de la capa límite terrestre, de 1 Km. de altura, el rozamiento con el suelo es poco significativo y se puede considerar que hay equilibrio entre las fuerzas de Coriolis y las de presión, de manera que las trayectorias serían líneas isóbaras de presión constante. Este viento se suele conocer con el nombre de viento geostrófico. En las zonas próximas al suelo, el rozamiento con el mismo adquiere más importancia, y la dirección de la velocidad adquiere una componente en la dirección de mayor a menor presión. 37 A escala menor, el calentamiento desigual en la tierra puede ocasionar brisas a escala local en costas, montañas o valles. A una escala local, más pequeña, pueden existir factores que influyen notoriamente en el viento, uno de los más importante son los obstáculos y configuraciones orográficas, que dan lugar a efectos aceleradores, lo cual es importante tener en cuenta para el aprovechamiento de la energía eólica. 4.3 Variación del viento en el tiempo y espacio [14] El viento puede tener variaciones tanto en tiempo (segundos a meses) como en espacio (centímetros a miles de kilómetros). Las variaciones espaciales dependen de la altura encima del suelo y de las condiciones geográficas globales y locales. Variación en el tiempo Las variaciones de la velocidad del viento en el tiempo, pueden ser divididas en las siguientes categorías: - Interanual - Anual - Diurna - Corto plazo (ráfagas y turbulencia) Interanual: Las variaciones interanuales en la velocidad del viento ocurren en escalas de tiempo más grandes que un año. Pueden tener un gran efecto en la producción a largo plazo de las turbinas eólicas. Los meteorólogos coinciden en que es necesario 30 años de datos para determinar 38 valores de clima a largo plazo, y por lo menos 5 años para llegar a estimar una velocidad promedio anual confiable en un lugar dado. Anual: Estas variaciones se refieren a las que ocurren en la velocidad promedio, estacionalmente o entre un mes y otro. Por ejemplo en la tercera parte más al este de Estados Unidos, las velocidades máximas de viento ocurren durante el invierno y comienzos de la primavera. Diurna: Son variaciones que ocurren en una escala de tiempo diurna, y son debidas al calentamiento desigual que sufre la superficie de la tierra durante el ciclo diario de radiación. Una variación típica del viento diurna, es un incremento de la velocidad durante el día, con las velocidades más bajas desde la media noche hasta el amanecer. Las variaciones diarias de radiación solar son responsables por las variaciones diarias del viento en las latitudes templadas sobre áreas de tierra relativamente planas. Corto plazo: Las variaciones a corto plazo que son de interés incluyen turbulencia y ráfagas. Las variaciones a corto plazo usualmente implican variaciones en intervalos de tiempo alrededor de 10 min. o menos. Los promedios de 10 min. son determinados típicamente usando muestreos de alrededor de 1 seg. Para aplicaciones de energía eólica, las fluctuaciones turbulentas en el flujo necesitan ser consideradas y cuantificadas para el diseño de las turbinas tomando en cuenta las máximas cargas y predicción de fatigas, excitaciones estructurales, control, sistema de operación, y calidad de energía. 39 La turbulencia se considera como fluctuaciones aleatorias de la velocidad del viento alrededor de la velocidad media del mismo. Estas fluctuaciones ocurren en todas las tres direcciones: longitudinal, lateral, y vertical. Las ráfagas son eventos discretos que ocurren dentro de un campo de viento turbulento. Variaciones en la dirección del viento: La dirección del viento también varía sobre las mismas escalas de tiempo en que varía la velocidad del mismo. Las variaciones a corto plazo que ocurren en la dirección del viento son debidas a la naturaleza turbulenta del mismo, dichas variaciones necesitan ser consideradas en el diseño de las turbinas y la ubicación de las mismas. 4.4 Estabilidad atmosférica [15] El concepto de estabilidad atmosférica se puede ilustrar al considerar una pequeña burbuja de aire la cual se desplaza desde una altura hasta una con baja presión en el ambiente. Se debe considerar que la temperatura presenta un gradiente negativo con la altura, es decir, la temperatura disminuye con la altura, esto es debe a lo siguiente: - El aire es transparente a la radiación. - La atmósfera tiende a calentarse por su base, debido a que el suelo se calienta y transmite ese calor a las capas bajas de la atmósfera. Entonces asumiendo la tasa estándar de enfriamiento del aire 0.65 0 C dT =− 100 m dz estándar (1) donde T es la temperatura, se tienen los siguientes tipos de estabilidad atmosférica: 40 - Neutra: Si Tburbuja = Taire alrededor → No hay movimientos verticales - Estable: Si Tburbuja < Taire alrededor → La burbuja de aire descenderá a su antigua posición. Hay estratificación en capas horizontales Inestable: Si Tburbuja > Taire - alrededor → La burbuja tenderá a seguir subiendo. Hay movimientos verticales. La estabilidad atmosférica es de suma importancia, ya que cuando la atmósfera es estable, la variación del viento con la altura es más intensa, lo que implica una mayor velocidad del viento a la altura del buje. 4.5 Turbulencia [16] La turbulencia en el viento es causada por la disipación de energía cinética del mismo en energía térmica a través de la creación y destrucción de ráfagas que se empequeñecen progresivamente. El viento turbulento puede tener una media relativamente constante sobre períodos de tiempo de una hora o más, pero para períodos menores puede ser más o menos variable. La variabilidad del viento parece ser aleatoria, pero en realidad tiene rasgos distintivos, los cuales son caracterizados por ciertos características estadísticas: - Intensidad de turbulencia - Funciones de densidad de probabilidad de la velocidad del viento - Autocorrelación - Escala de tiempo integral/escala de longitud - Función de densidad de potencia espectral El viento turbulento consiste en componentes longitudinal, vertical y lateral. Cada componente es frecuentemente concebida como consistente de una media del viento a corto 41 plazo, por ejemplo U, con un viento fluctuante superpuesto de media cero, ü, añadido a esto, así: u =U + ü (2) Donde u es la velocidad instantánea longitudinal del viento. Las otras componentes pueden ser descompuestas de la misma manera en componentes media y fluctuante. Debe notarse que la velocidad media del viento a corto plazo, en este caso U, se refiere a la velocidad media del viento promediada sobre algún período corto de tiempo, ∆t, mayor que el tiempo característico de las fluctuaciones en la turbulencia. Este período de tiempo usualmente es de 10 minutos, pero puede ser tan largo como una hora. 4.6 Energía eólica disponible [17] Tal como se muestra en la figura 6, se puede determinar la masa de flujo de aire dm/dt, a través de un rotor de área A. De la ecuación de continuidad fluidos mecánicos, la cantidad de flujo de masa es una función de la densidad del aire ρ, y de la velocidad del aire, U, y está dada por: dm = ρAU dt 42 (3) Fig. 6. Flujo de aire a través de un disco de rotor; A, área; U, velocidad del viento. La energía cinética por unidad de tiempo, o potencia, del flujo viene dada por: P= 1 dm 2 1 U = ρAU 3 2 dt 2 (4) La potencia por unidad de área, P/A o densidad de potencia de viento: P 1 = ρU 3 A 2 (5) Se observa que: - La densidad de potencia del viento es proporcional a la densidad del aire. Para condiciones estándar (nivel del mar, 15 oC) la densidad del aire es 1.225 Kg/m3. - La potencia del viento es proporcional al área barrida por el rotor. - La densidad de potencia del viento es proporcional al cubo de la velocidad del viento. En la práctica, un máximo de 45 % de la energía eólica disponible es aprovechada por las mejores y modernas turbinas de eje horizontal. La velocidad es un parámetro importante y que influye significativamente en la potencia por unidad de área disponible del viento. 43 4.7 Densidad atmosférica y presión [18] Como se señaló en la ecuación (4), la potencia del viento es proporcional a la densidad del aire. La densidad del aire es una función de la temperatura T y la presión p, las cuales varían con la altura. La densidad del aire puede ser determinada aplicando la ley de gas ideal: ρ = 3.4837 * p T (6) Donde la densidad está dada en kg/m3, la presión en kPa (kN/m2) y la temperatura en Kelvin. El aire húmedo es ligeramente menos denso que el aire seco, pero las correcciones para aire húmedo son pocas veces usadas. En el estándar internacional de la atmósfera, se asume que la temperatura y presión al nivel del mar son 288.15 K (15 C, 59 F) y 101.325 kPa (14.696 psi), resultando densidad de 1.225 kg/m3. La presión del aire disminuye con la altura por encima del nivel del mar. La presión en el estándar internacional de la atmósfera hasta una altura de 5000 m puede ser aproximada muy cercanamente por: p = 101.29 − (0.011837 ) * z + ( 4.793 *10 −7 ) * z 2 (7) donde la densidad viene dada en kg/m3. En la práctica, en cualquier locación, las variaciones diarias y estacionales de la temperatura tienen un efecto mucho más grande en la densidad del aire que los cambios diarios y estacionales en la presión y en la humedad del aire 4.8 - Caracterización de los valores medios [19] La distribución de probabilidades de viento, P(v), es relevante para determinar el potencial eólico disponible y los parámetros energéticos de interés. 44 - Distribución de Rayleigh P (u ) = U2 − exp 2 σ2 2σ U (8) v2 P (u > v ) = exp − 2 2σ (9) Donde σ es la desviación estándar de la velocidad del viento. La distribución de Rayleigh es un caso particular de la distribución de Weibull, con factor de forma 2. - Distribución de Weibull: es la más usada en los estudios de energía eólica para representar la probabilidad de velocidades de viento: k v P (v) = c c k −1 v exp − c k (10) P(v) representa la probabilidad estadística de que ocurra una determinada velocidad v; c es el factor de escala de la distribución Weibull ≈ Vmed. k es el factor de forma. 45 4.9 Distribución de direcciones [20] Tienen gran importancia para el Micrositing (ubicación de las máquinas) y para conocer la variabilidad a la que debe responder el sistema de orientación del aerogenerador. La rosa de vientos es una herramienta que representa el porcentaje de tiempo en que el viento proviene de una determinada dirección, la cual se refiere al lugar desde donde proviene la corriente de aire. En la figura 7 se muestra una rosa de vientos de un caso ejemplo (Rosa de los vientos de Brest, en la costa Atlántica de Francia): Figura. 7. Rosa de vientos. Como se observa, la rosa está dividida en doce sectores, abarcando cada uno 30° del horizonte (también puede dividirse en 8 ó 16 sectores, aunque 12 es el número de sectores que el Atlas Eólico Europeo, del cuál ha sido tomada esta imagen, suele utilizar como estándar). El radio de las cuñas amplias (las más exteriores) proporciona la frecuencia relativa de cada una de las doce direcciones del viento, es decir, qué tanto por ciento del tiempo el viento sopla desde esa dirección. La segunda cuña da la misma información pero multiplicada por la media de la velocidad del viento en cada dirección particular. El resultado se normaliza sumando hasta el 100 por cien. Esto indica la contribución de cada sector en la velocidad 46 media del viento en nuestra ubicación particular. La cuña más interior (en rojo) proporciona la misma información que la primera pero multiplicada por el cubo de la velocidad del viento en cada ubicación. El resultado se normaliza sumando hasta el 100 por cien. Esto indica la contribución de cada sector en la energía contenida en el viento en nuestra ubicación particular. El contenido energético del viento varía con el cubo de la velocidad del viento, por tanto, las cuñas rojas son en realidad las más interesantes, indican donde encontrar una mayor potencia que impulse a los aerogeneradores. En este caso se puede ver que la dirección del viento dominante es la suroeste. 4.10 Variación del viento con la altura [21] El viento tiende a variar con la altura respecto al suelo, estas variaciones dependen de la orografía del terreno, y en cualquier caso, incluso en terrenos llanos el viento tiene variaciones con respecto a la altura sobre el suelo. Es de suma importancia el estudio de la variación del viento respecto a la altura por los siguientes motivos: - Mientras más altura sobre el suelo, mayor es la velocidad del viento lo cual implica una mayor potencia producida por los aerogeneradores, sin embargo, esto también implica torres de mayor tamaño lo que incrementa el costo de la inversión en estos equipos. El hecho de que la velocidad del viento aumente con la altura, es una de las razones por las cuales se tiende a fabricar aerogeneradores de mayor potencia y diámetro sustentados por torres más altas. - Al girar cada pala, se encuentra con viento variable, lo que causa cargas alternativas que producen fatiga en los componentes mecánicos y fluctuaciones en la potencia eléctrica que deterioran la calidad de la energía producida. 47 A cierta altura, el viento está sujeto a un equilibrio gracias a las fuerzas de presión y de Coriolis, sin embargo, al acercarse al suelo el viento tiende a frenar debido a la aparición de un efecto de rozamiento. Este frenado del viento ocurre en la Capa Límite Terrestre, la cual puede tener un espesor de 2 Km, aunque en noches frías y claras puede ser de unos 100 m y bastante mayor en días soleados. La parte inferior de la misma, que alcanza hasta unos 150 m, es conocida con el nombre de capa superficial o capa logarítmica. El resto se conoce con el nombre de capa de Ekman, en esta capa el viento tiende a cambiar de dirección dependiendo de la presión, moviéndose de mayor a menor presión. Para investigar la influencia del viento sobre los aerogeneradores, es suficiente estudiar la capa superficial. En esta capa, el viento puede ser caracterizado matemáticamente por la siguiente ecuación: U = U ( zr ) * ln( z / z0 ) ln( zr / z0 ) (11) Donde zr es una altura de referencia, y z0 es la rugosidad del terreno. Otra manera alternativa de representar el comportamiento del viento en esta capa, es utilizar una ley potencial en lugar de la ley logarítmica: z U = U ( z r ) * zr α (12) El exponente α varía con la hora del día, la estación, el tipo de terreno, la velocidad del viento y la estabilidad atmosférica. En general α aumenta con la rugosidad del terreno y disminuye con la velocidad y con el grado de estabilidad atmosférica. 48 4.11 Instrumentos de medición Para aplicaciones de energía eólica se emplean los siguientes instrumentos de medición: - Anemómetros para medición de velocidad de viento - Veletas para registro de dirección de viento - Termómetros para medición de temperatura ambiente - Barómetros para medición de presión de aire - Pluviómetros para registro de la lluvia - Sensores de humedad 4.11.1 Anemómetros [22][23][24][25][26] Los sensores para medición de velocidad del viento pueden ser clasificados de acuerdo a su principio de operación: - Transferencia de momento: copas, propelas. - Presión en sensores estacionarios: tubos pitot. - Efecto Doppler: acústicos y láser. - Métodos especiales: desplazamientos de ión, desprendimiento de torbellinos, transmisión de calor. A pesar de la gran variedad de instrumentos de medición de la velocidad del viento que existen, para aplicaciones de energía eólica han sido utilizados cuatro diferentes sistemas. Estos son: - Anemómetros de copas - Anemómetros de propelas - Anemómetros de tipo cometa 49 - Anemómetros acústicos (Sónicos, SODAR) Anemómetros de copas Un anemómetro de copas consiste en tres copas hemisféricas o cónicas arregladas en una configuración de rotor horizontal colocado en un eje vertical que acciona a un dispositivo generador de señales. Estos anemómetros son los más empleados para aplicaciones de energía eólica. La rotación de las copas puede ser medida por: - Contadores mecánicos que registran el número de rotaciones - Cambios de voltaje eléctricos o electrónicos (AC o DC) - Switch fotoeléctrico Los anemómetros de tipo mecánico indican el flujo de viento en distancia. La velocidad media del viento se obtiene al dividir el flujo del viento entre el tiempo. Estos sistemas resultan ser costosos y difíciles de mantener. Un anemómetro electrónico da una medida de la velocidad instantánea del viento. Este tipo de anemómetro acciona un generador AC o DC miniatura, y la salida analógica es traducida a velocidad de viento mediante diferentes métodos. El switch fotoeléctrico tiene un disco que contiene hasta 120 ranuras y una fotocelda. El paso periódico de las ranuras produce pulsos durante cada revolución de la copa. Otras características: Entre las limitaciones que presentan este tipo de anemómetro, se pueden mencionar las siguientes: - Presenta una respuesta dinámica. - No es lineal en la calibración y variaciones en calibración debido a fricción mecánica o por la forma de las copas. 50 - Variación en la sensibilidad de la calibración con viento en dirección horizontal. - Sensibilidad no ideal a ángulos de ataque del viento fuera del plano horizontal. Comportamiento y dinámica en condiciones reales Dado que el flujo real del viento no es constante, la turbulencia y las variaciones en el ángulo de ataque del viento introducen errores e incertidumbre en las medidas, es necesario considerar los siguientes aspectos: - Sensibilidad no lineal a la componente vertical del viento. - Sobre velocidad en viento turbulentos. - Filtrado dinámico en vientos turbulentos. Sensibilidad no lineal a la componente vertical del viento La sensibilidad de los anemómetros a la componente vertical del viento, depende de factores como: el diseño del anemómetro (rotor y el cuerpo del mismo); la velocidad del viento; o también si el anemómetro esta en un túnel de viento o medio ambiente. Sobre velocidad en viento turbulentos Un anemómetro de copas responde mejor a velocidades altas; y con vientos fluctuantes las velocidades medidas serán mayores que las reales. Se pueden corregir las mediciones empleando la siguiente expresión: E = I 2 * (1.8 * d − 1.4) Donde: E = porcentaje de error. 51 (13) I = Intensidad de la turbulencia. d = constante de distancia. Filtrado dinámico en vientos turbulentos Los anemómetros no pueden seguir las variaciones del viento de una manera exacta, de manera que si la frecuencia de estas fluctuaciones es alta, se obtendrán medidas imprecisas. Se puede realizar un filtrado dinámico reduciendo la inercia del anemómetro al reducir la longitud de los brazos de las copas, sin embargo, esto puede producir un rizado debido al flujo que interactúa entre las copas. Debido al filtrado dinámico, la potencia espectral indicada por el anemómetro es menor que el valor real. Esto implica que hay una subestimación de la intensidad de la turbulencia; por lo cual los anemómetros de copa no son instrumentos adecuados para la medición de turbulencia. Existen parámetros de diseño para el anemómetro de copas que influyen en su comportamiento y exactitud, en la tabla 1 se muestran dichos parámetros: Tabla 1. Parámetros de diseño que influyen en el comportamiento y exactitud del anemómetro de copas. Cualidades influyentes Parámetros en el diseño Sensibilidad a la componente vertical del viento Geometría del rotor Muy importante, aunque una comprensión detallada suficiente para la optimización todavía no existe Linealidad de calibración Sensibilidad dinámica Sensibilidad de calibración para la dirección horizontal del viento Una cierta influencia del perfil del borde La sensibilidad depende del balance entre aerodinámica y fuerzas de inercia. Brazos cortos (tasa alta al cociente del tamaño del rotor dan una respuesta mejor) No influye 52 Tabla 1. Parámetros de diseño que influyen en el comportamiento y exactitud del anemómetro de copas. (Continuación) Cualidades influyentes Parámetros en el diseño Tamaño del rotor Longitud del eje Geometría del cuerpo Salientes (ej: cables de entrada, calentadores del eje, etc.) Sensibilidad a la componente vertical del viento Linealidad de calibración Sensibilidad dinámica Sensibilidad de calibración para la dirección horizontal del viento No es importante Rotores más grandes tienen linealidades mejores puesto que la fricción mecánica llega a ser relativamente poco importante Rotores más grandes tienen mayor inercia y son menos receptivos No influye No influye No es importante Las ayudas reducen al mínimo los efectos del cuerpo No influye No es importante Si el perfil del cuerpo no es uniforme, entonces la calibración dependerá de la dirección No afecta No afecta Influencia importante de inesperado significado Efecto de segundo orden Puede llegar a tener efecto Es posible un efecto de segundo orden No afecta Cuanto más largo sea el eje, el cuerpo menos influye en el flujo sobre el rotor Hay diferencias en la sensibilidad entre componentes hacia arriba y hacia abajo de los vientos verticales. La forma y el tamaño afecta a la magnitud de disturbio del flujo sobre el rotor Puede tener una influencia leve Tipo de cojinetes No es significativo Tipo de dispositivo de generación de la señal No afecta Influencia importante, magnitud, la cual puede variar con la temperatura Puede tener efecto si el rotor es cargado por la señal del generador Hay diferentes problemas que pueden afectar al anemómetro de copas y disminuir su confiabilidad. Estos incluyen el congelamiento y el polvo que haya en el viento. El polvo puede alojarse en los cojinetes causando un incremento en la fricción lo cual provoca errores en las lecturas de la velocidad del viento, algo similar sucede cuando un anemómetro se 53 congela, la rotación disminuye su velocidad y se producen lecturas erróneas. Hay anemómetros de copas que pueden utilizar calor para evitar el congelamiento, pero necesitan una fuente de poder con cierta capacidad para que el anemómetro pueda realizar esta tarea. Debido a estos problemas, la confiabilidad de estos anemómetros depende de la calibración y de visitas de servicio al lugar de instalación. En la figura 8 se muestra una imagen de un anemómetro de copas: Figura 8. Anemómetro de copas Anemómetros de propela Este tipo de anemómetro utilizan el viento que sopla en una propela para girar el eje que acciona un generador AC o DC para producir una señal. Estos anemómetros presentan una respuesta rápida y se comportan linealmente ante cambios de la velocidad del viento. Este tipo de anemómetro suele estar acompañado de una cola tipo veleta que le permite mantenerse de frente al viento. El anemómetro de propela responde principalmente a vientos paralelos a su eje, y el viento perpendicular al eje no tiene efecto alguno. En la figura 9 se muestra el anemómetro de propela: 54 Figura 9. Anemómetro de propela. VENTAJAS Cuando se combina el anemómetro-propela con una veleta, provee tanto la dirección del viento como la velocidad en una sola unidad. En teoría este anemómetro no debería requerir calibración del túnel de viento. En la práctica, sin embargo, tales calibraciones deben ser realizadas en una base regular para establecer el desempeño a baja velocidad y detectar incremento en la fricción por el desgaste de los cojinetes. A pesar de que no es usualmente importante en aplicaciones de energía eólica, la baja velocidad (particularmente con generación de señal foto-electrónica) para que el anemómetro empiece a funcionar, causado por el relativamente alto nivel de torque aerodinámico, es a veces una ventaja sobre los anemómetros de copas más costosos y exhibiendo las mismas características. Los errores de sobrevelocidad no son considerados un problema mayor con este tipo de anemómetros, pero hay evidencia de que existen. La experiencia ha demostrado que los anemómetros-propela son sensores razonables para medición de la turbulencia, al menos para establecer las características mínimas como intensidad de la turbulencia, y desviación estándar de la velocidad horizontal del viento. 55 DESVENTAJAS Una desventaja particular de este tipo de anemómetro está relacionada con la inhabilidad en vientos dinámicos turbulentos reales de seguir la dirección cambiante del viento perfectamente. Este efecto inercial puede resultar en cambios bruscos de dirección que pueden colocar el rotor fuera del eje del viento resultando en una lectura baja de la velocidad del viento. Esto es particularmente cierto con bajas velocidades de viento bajo condiciones inestables de flujo, cuando la dirección azimutal del viento está cambiando rápidamente en respuesta al paso de grandes remolinos. Los bajos valores del coeficiente de reducción de vibración de la cola pueden llevar a lecturas bajas para el comportamiento del anemómetro cuando está fuera del eje del viento. El flujo fuera del eje en dirección vertical, puede ser responsable de errores en la medida de la velocidad del viento. La medida del vector total del viento puede ser lograda mediante un anemómetro propela-biveleta o por 3 ejes en un arreglo ortogonal de anemómetros propela. Mediciones en vientos fuertes han mostrado que la rápida aceleración del rotor causa que el eje de la propela oscile en la dirección de rotación y fuera de la verdadera orientación del vector de viento. El principal problema con el arreglo ortogonal de triaxial de anemómetros-propela como sistema sensor de la velocidad total del viento está asociado con la aplicación fuera del eje y la contribución a las correcciones del sombreado del brazo, lo cual tiene una incertidumbre grande inherente. Una contribución a esta incertidumbre es el hecho de que la respuesta dinámica de un anemómetro propela-helicoidal a los cambios de la velocidad del viento disminuye cuando el ángulo entre el flujo y el eje se incrementa. Otro efecto que ha sido observado con los anemómetros propela en condiciones altamente turbulentas está asociado con el atascamiento de las aspas. Esto ocurre cuando se incrementa de manera muy rápida la velocidad del viento y el rotor no puede responder. El uso de anemómetros propela para medición de potencial eólico, especialmente dentro de un 56 parque eólico de varias filas de aerogeneradores es altamente contraindicado. Experiencias con este sensor en parques eólicos densamente poblados han revelado errores en la velocidad horizontal del viento que exceden el 25 % bajo ciertas condiciones atmosféricas de flujo. Anemómetro de tipo cometa Son empleados para mediciones a alturas mayores que las torres meteorológicas convencionales. Este tipo de anemómetros han sido utilizados en los estudios preliminares de emplazamientos de parques eólicos, y cuando son usados en grupos, pueden emplearse para determinar el perfil vertical del viento en el sitio. Una limitación de este tipo de dispositivo es la poca cantidad de datos que producen. Anemómetros acústicos (Sónicos) Los anemómetros sónicos han sido desarrollados más que todo como herramienta para la investigación de la turbulencia de la capa límite de la atmósfera. Siendo de operación no mecánica, supera muchos de los problemas asociados a los anemómetros de copa y los de propela, particularmente con respecto a las características de la respuesta dinámica, que son de gran importancia para investigar la turbulencia. Estas ventajas conllevan un alto precio en términos de complejidad y en consecuencia en costo. Un anemómetro sónico triaxial puede dar una resolución alta en la medida del vector tridimensional del viento. Sin embargo, las distorsiones de flujo causadas por la estructura del instrumento, pueden traducirse en errores significativos en la magnitud y dirección del vector de viento medido. El anemómetro sónico opera bajo el principio de medir precisamente el tiempo que toma a un pulso acústico de ultra alta frecuencia (típicamente 100 kHz) en atravesar una trayectoria de longitud conocida en la dirección del viento y opuesto al mismo. La relación entre la diferencia de tiempo de tránsito ∆t y la velocidad del aire Vd es 57 ∆t = 2* x * Vd a2 (14) Donde a es la velocidad del sonido y x es la longitud de la trayectoria. Un conocimiento de la temperatura del aire T y de la relación a2= k1RT, donde k1 es el coeficiente de calor específico y R, la constante de gas, permite que la velocidad del viento sea expresada en términos de la diferencia del tiempo de tránsito ∆t. Los anemómetros sónicos modernos pueden medir estas diferencias de tiempo de tránsito con suficiente resolución para lograr sensibilidades en la velocidad del viento tan bajas como 0,5 cm/s. En la figura 10 se muestra un anemómetro sónico: Figura 10. Anemómetro sónico VENTAJAS No presenta las no linealidades y otros errores asociados a sus hermanos mecánicos. Sus principales atributos son la resolución y precisión (y no necesariamente la exactitud) con la que el instrumento puede medir el vector total del viento. Tiene la capacidad de proveer excelentes medidas de los ángulos de flujo incidentes cuando es utilizado apropiadamente. El anemómetro sónico es ideal para la medida de la turbulencia. 58 DESVENTAJAS Los anemómetros sónicos no son los más adecuados para determinar la velocidad media del viento como es requerido para evaluación de potencial eólico. La desventaja más obvia del anemómetro sónico es su alto costo, pero también hay razones técnicas. Primero la exactitud del anemómetro no es siempre particularmente buena, a pesar de que la respuesta dinámica es excelente. También la presencia de precipitación puede prevenir la operación. Adicionalmente la geometría de las cabezas de detección empleadas en los anemómetros sónicos corrientes induce un grado de distorsión del flujo, lo que puede producir errores en la velocidad del viento. Anemómetros acústicos (SODAR) Difieren de los anemómetros sónicos en la escala espacial de las medidas. Los anemómetros sónicos estudian la estructura del viento al emplear principios acústicos entre transmisores y receptores espaciados muy cercanamente, considerando que los instrumentos SODAR observan estructuras a gran escala usando un transmisor-receptor combinado y retrodispersión remota. La técnica del SODAR está basada en la dispersión de pulsos de sonido cortos, direccionales. Los pulsos son emitidos por una antena acústica terrestre. La dispersión del sonido ocurre donde hay fluctuaciones a pequeña escala en el índice de refracción acústica archivado. Estas son causadas por no homogeneidades en la temperatura, la cual se mueve alternadamente con el viento atmosférico. La frecuencia central de la señal retroreflejada difiere de la del pulso emitido debido al efecto Doppler. La antena puede detectar el cambio en la frecuencia, que es directamente dependiente de la velocidad del viento a lo largo de la trayectoria de propagación del sonido. Al usar más de una antena, cada una orientada en una dirección diferente, se puede obtener el vector tridimensional del viento. La frecuencia de la 59 señal de sonido recibida puede ser asignada a una altura de acuerdo al tiempo de propagación. Entonces es posible obtener el perfil vertical del viento medido simultáneamente a diferentes alturas. Para cubrir un rango de altitud de 20 a 150 m, como es de interés para aplicaciones de energía eólica, los llamados mini SODAR pueden ser usados. Estos tienen una frecuencia de operación de 4 a 6 kHz, y pueden proveer un perfil continuo de información con resolución moderada en tiempo y espacio. La incertidumbre típica al medir la velocidad del viento usando anemómetros SODAR es de 2 a 4 %. VENTAJAS La principal ventaja del SODAR se refiere a su habilidad para definir los perfiles de viento y observar la velocidad del viento a otras alturas. El perfil del viento puede resultar costoso de supervisar usando instrumentos meteorológicos montados en un mástil. El costo del mástil se incrementa no linealmente con la altura, por lo tanto el SODAR es de clara relevancia para turbinas a la escala del MW. Los sistemas SODAR son altamente portátiles haciéndolos baratos para dirigir campañas de investigación a corto plazo. La instalación de mástiles meteorológicos puede requerir planificación de permisos de autoridades del gobierno local. El SODAR no requiere tales permisos. Siendo un sensor a distancia, el SODAR no ocasiona perturbaciones en el flujo de aire de la manera que lo hace un mástil atravesado en el camino del flujo. DESVENTAJAS El sistema SODAR todavía no esta siendo usado extensamente para aplicaciones de energía eólica. No son rentables para turbinas pequeñas y la opción de proveedores es 60 limitada. Al ser portátiles, los sistemas SODAR son vulnerables al hurto; y la antena al ser terrestre puede estar dispuesta a daños. El anemómetro SODAR por lo tanto no es el más adecuado para una recolección de datos remota a largo plazo. A pesar de que es portátil, el SODAR requiere una plataforma estable. Los sistemas SODAR pueden ser muy útiles en el contexto de turbinas MW offshore, sin embrago, simplemente no podrían ser montados en contenedores flotantes. El hecho de que el SODAR opere en el rango audible puede en algunos casos ser una desventaja. 4.11.2 Veletas [27] Una veleta convencional consiste de una cola amplia la cual es mantenida por el viento en la dirección del mismo, y que va colocada sobre un eje vertical rotativo, además tiene un contrapeso en el extremo que está contra el viento para producir balance en la unión de la cola y el eje. La fricción en el eje es reducida por cojinetes, de manera que la veleta requiera una fuerza mínima para iniciar el movimiento. Las veletas usualmente producen las señales por cierres de contactos o por potenciómetros. La exactitud obtenida de potenciómetros es mayor que la obtenida por cierres de contactos, pero la veleta basada en potenciómetro usualmente es más costosa. Al igual que con los anemómetros de copas, las veletas son afectadas en su desempeño por el ambiente: polvo, hielo, salinidad. 61 4.11.3 Termómetros [28] En la escala Celsius de temperatura, el cero de la escala corresponde a la temperatura del punto de congelamiento del agua, y el 100 a su temperatura de ebullición, ambos a nivel del mar. Las mediciones se realizan en un ambiente con buena ventilación pero protegido de la radiación solar, para lo cual se utiliza el típico cobertizo meteorológico de madera que caracteriza las estaciones meteorológicas convencionales. En las estaciones automáticas se utilizan cobertizos de menor tamaño. Termómetros químicos (mercurio o alcohol) Se mide en una escala graduada la expansión o compresión que experimenta un líquido (mercurio o alcohol) en el interior de un tubo de vidrio, como respuesta a los cambios de la temperatura ambiente. El mercurio permite medir temperaturas superiores a -39 oC, mientras que los termómetros de alcohol pueden medir valores por encima de -62 oC. En el termómetro de máxima, que se instala en forma horizontal, cuando la temperatura aumenta el mercurio se expande pasando por un punto de estrangulación en la columna cerca de la base del bulbo del termómetro. Cuando la temperatura empieza a descender, la columna de mercurio se corta en ese punto, quedando marcada la posición de máxima expansión. Una vez leída la temperatura máxima, la columna se devuelve a la posición más comprimida mediante agitación mecánica del termómetro. En el termómetro de mínima, que se instala en forma horizontal, existe un pequeño vástago que es arrastrado por el extremo de la columna que se comprime al descender la temperatura (se utiliza alcohol en lugar de mercurio). Si la temperatura aumenta, el vástago permanece estacionario en la posición alcanzada en la temperatura mínima. 62 Lámina bimetálica El sensor de temperatura está constituido por dos láminas de metales distintos que están pegadas entre sí. Como los coeficientes de expansión térmica de ambos metales no son iguales, las láminas se flectan al cambiar la temperatura. Mediante un sistema de palancas, la deflexión se amplifica y se registra en una banda de papel. Este método fue ampliamente utilizado en estaciones meteorológicas convencionales (termógrafo), así como también en los primeros sistemas de radiosondeo para medir perfiles verticales de temperatura en la atmósfera (radiosonda) Termocupla El principio de medición se basa en el hecho que en el punto de contacto de dos metales distintos se produce una diferencia de potencial eléctrico, cuya magnitud depende de la temperatura a la cual se encuentra dicho punto. El cambio de potencial es del orden de 40 microvolts por cada grado de temperatura. Los metales más frecuentemente utilizados en la construcción de termocuplas son el Cobre y el Constantan. Sensores basados en el uso de componentes electrónicas En las décadas más recientes se ha producido un notable desarrollo tecnológico de sensores meteorológicos basados en el uso de circuitos electrónicos. En el caso de la temperatura, se utiliza la propiedad de algunos metales de modificar su resistencia eléctrica con la temperatura. El metal más utilizado es el platino. También se utilizan termistores, que están basados en semiconductores cuya resistencia varía con la temperatura. 4.11.4 Barómetros [29] La presión atmosférica es la fuerza que el peso de la columna de atmósfera por encima del punto de medición ejerce por unidad de área. La unidad de medición en el sistema métrico decimal es el hectoPascal (hPa) que corresponde a una fuerza de 100 Newton sobre un metro 63 cuadrado de superficie. La variación de la presión con la altura es mucho mayor que la variación horizontal, de modo que para hacer comparables mediciones en lugares distintos, hay que referirlas a un nivel común (usualmente el nivel del mar). Barómetro de mercurio (Hg) Lo que se mide es la altura de una columna de mercurio cuyo peso es compensado por la presión de la atmósfera. El modelo más frecuente (barómetro Fortin) está constituido por un tubo de vidrio cuyo extremo superior está sellado. El tubo se llena de mercurio, y luego se invierte, con el extremo inferior colocado en un recipiente con mercurio. La diferencia entre los niveles del mercurio en el interior del tubo y en el recipiente inferior corresponde a la presión atmosférica y normalmente se expresa en milímetros. A continuación se indica su correspondencia con otras unidades de presión. 1 mm de mercurio (a 0°C) = 1.332 hPa 1 hPa = 1 milibar (mb) 1 atmósfera estándar = 1013.25 hPa Barómetro aneroide Está constituido por una cámara en cuyo interior se ha hecho el vacío. Una de las paredes de la cámara actúa como un diafragma que se deforma en respuesta a los cambios de presión exterior Es frecuente que se coloquen varias cámaras en series para amplificar la señal. 64 Hipsómetro Este instrumento se basa en el hecho que la temperatura de ebullición de un cierto líquido depende de la presión atmosférica. El aparato de medición incluye una pequeña cámara que contiene un fluido y un calefactor que lo mantiene en ebullición. La cámara se extiende hacia arriba en forma de una columna en cuyas paredes se produce la condensación, lo cual permite recuperar el fluido hacia la cámara inferior. Mediante un sensor especial se mide la temperatura de ebullición. Esta técnica de medición de presión se utiliza en algunos sistemas de radio sondeos (por ejemplo en el Servicio Meteorológico de Suiza). 4.11.5 Pluviómetros [30] En las mediciones de precipitación se mide la tasa de acumulación de lluvia o nieve, por unidad de área horizontal. Una acumulación de 1 mm corresponde a un volumen de 1 litro por metro cuadrado de superficie. Precipitación líquida El instrumento se llama pluviómetro. Su componente central es un recipiente que acumula el agua, hasta que es vaciada y medida, ya sea en forma manual o automática. En la mayoría de las estaciones meteorológicas la precipitación se mide una vez al día, de modo que el sistema de almacenamiento está diseñado de modo de evitar la evaporación. Para esto el agua captada escurre por un pequeño agujero en el fondo del recipiente de captación hacia un contenedor de acumulación. Un pluviómetro de amplia utilización en estaciones meteorológicas automáticas tiene un sistema de registro que incluye dos pequeños recipientes que alternan sus posiciones para recibir el agua que se recibe de la zona de captación. La capacidad de llenado de cada 65 recipiente equivale a una cierta cantidad de precipitación (por ejemplo 0.2 mm). Cuando uno de los recipientes se llena, el sistema se vuelca por gravedad, vaciándose el recipiente lleno y quedando el otro en posición de llenado. Mediante un contacto eléctrico se registra la frecuencia de volcamientos, lo cual es proporcional a la intensidad de la precipitación. Acumulación de nieve Existen diversos métodos para medir la acumulación de nieve sobre el suelo. En el más sencillo ésta se mide mediante una regla graduada. Para una medición automática se utiliza un sistema mediante el cual se mide el tiempo que demora un pulso acústico desde que se emite a unos 10 m de altura hasta que el eco de la reflexión llega al punto de emisión. En la medida que se acumula la nieve (sube el nivel), el tiempo disminuye. Como la velocidad del sonido depende de la densidad del aire, es necesario registrar también su temperatura. Otro sistema está constituido por un colchón inflado (snow pillow). En este caso se registra la presión interna del colchón, la cual aumenta debido al peso de la nieve que soporta. Evaporación El tanque de evaporación es el instrumento que se utiliza para estimar la evaporación que se produce desde una superficie de agua. La versión más difundida se denomina Tanque Clase A, tiene un diámetro de 120 cm y una profundidad de 25.4 cm. La medición consiste en agregar diariamente agua al estanque de modo de reponer la que se pierde por evaporación. Se instala sobre una plataforma de madera y el espacio alrededor debe estar cubierto de césped. La cantidad de agua agregada es equivalente a la evaporación del día. 66 4.11.6 Sensores de humedad [31] Existen diversas formas para medir el contenido de vapor de agua en la atmósfera. La medición más frecuente es la de humedad relativa, que corresponde a la fracción porcentual entre la presión parcial del vapor de agua y la presión de vapor de agua en el punto de saturación a la temperatura ambiente. Psicrómetro El psicrómetro está formado por dos termómetros. El bulbo de uno de ellos está envuelto en un tejido que se mantiene siempre humedecido. Ambos termómetros se exponen a una corriente de aire, ya sea mediante un ventilador mecánico o por agitación. La evaporación en el tejido que envuelve al bulbo húmedo hace descender la temperatura. Si la atmósfera está saturada (humedad relativa = 100%) la evaporación es nula y por lo tanto ambas temperaturas coinciden. La relación entre la diferencia de temperatura que miden los dos termómetros y la humedad relativa no se directa, ya que depende de la temperatura real del aire, y de la presión atmosférica. En el diagrama adjunto se muestra esta relación para una presión de 1000 hPa (mb). Higrómetros mecánicos Están basados en la propiedad de algunos materiales (cabello humano, algodón, seda, papel, etc.) de cambiar su dimensión física dependiendo de la humedad relativa del aire. El cabello humano fue ampliamente utilizado como sensor de humedad relativa en los higrógrafos de estaciones meteorológicas convencionales, así como también en los primeros equipos de radiosondeo. 67 Higrómetro basado en el uso de componente electrónica Se utiliza la capacidad de ciertos materiales de absorber moléculas de vapor de agua a través de su superficie. Este proceso, al modificar las propiedades eléctricas de una componente de un circuito electrónico (resistencia o condensador), permite crear una señal eléctrica que es proporcional a la humedad. Este tipo de sensor se utiliza en estaciones meteorológicas automáticas y en equipos de radio sondeos. Higrómetro espectroscópico Son equipos relativamente caros pero de alta precisión. Se basan en la propiedad del vapor de agua en la atmósfera de absorber radiación infrarroja en bandas específicas del espectro electromagnético. La mayor o menor radiación absorbida se relaciona con el nivel de humedad del aire. Se utilizan en mediciones de humedad donde se requiere una alta tasa de muestreo (por ejemplo en mediciones de turbulencia del vapor de agua). 4.11.7 Sistema de recolección de datos [32][33] En el desarrollo del programa de medición de viento, es necesario seleccionar un sistema de recolección de datos para monitorear, grabar y analizar los datos obtenidos de los sensores y transductores. Los grabadores pueden dar información de datos actuales así como de datos anteriores. Los grabadores empleados en la instrumentación de sistemas de medición para energía eólica caen en las siguientes categorías: - Contadores - Cintas de registro - Cinta magnética - Dispositivos de estado sólido 68 El grabador más simple es el contador o acumulador, el cual sólo graba la cantidad total de viento que pasa por el sensor, al igual que el odómetro de un carro, por lo que para calcular la velocidad del viento, es necesario conocer el tiempo total de medición. Las Cintas de registro fueron una manera estandarizada de recolectar datos por varios años, sin embargo, con el tiempo fueron remplazados por los grabadores de cinta magnética, los cuales han sido desplazados por los dispositivos de estado sólido. Los dispositivos de estado sólido pueden lograr una gran cantidad de análisis de datos antes de guardarlos. En general el método mas favorable para manejar grandes cantidades de datos necesario para un análisis completo, es el uso de data loggers o la adquisición de datos vía computadores personales. En el mercado existen sistemas de data loggers que pueden grabar promedios de las velocidades y direcciones de viento, desviaciones estándar, así como también el máximo de la velocidad del viento durante el intervalo en el que se realizan los promedios. Estos sistemas usualmente graban los datos en tarjetas de memoria extraíbles; algunos permiten descargar los datos vía módem. Algunos data loggers incorporan baterías internas de backup o memoria no volátil, estos son preferidos sobre los que tienen memoria volátil, ya que no se pueden perder los datos por bajas de voltaje. En cuanto al almacenamiento de datos, hay dos formatos normalmente usados para grabar y almacenar datos: Ring Memory y Fill and Stop. Ring Memory: en este formato de grabación, los datos se almacenan de forma continua. No obstante, una vez que se llena la capacidad de la memoria, el registro de datos más nuevo sobrescribe al más viejo. El conjunto de datos se tiene que recuperar antes de que la capacidad de la memoria se complete. 69 Fill and Stop: en este formato, una vez que la capacidad de la memoria disponible se llena, ningún dato adicional se archiva. El dispositivo de memoria lleno, debe reemplazarse o transmitirse y borrarse antes de que el data logger pueda archivar datos nuevos. Transmisión de datos En relación a la transmisión de datos, estos pueden recuperarse y transmitirse a una computadora mediante dos métodos: manualmente y remotamente. El traslado manual de los datos requiere que se visite el lugar para transmitir los datos. Generalmente esto implica dos pasos, el primero consiste en el levantamiento y reemplazo del dispositivo actual de almacenaje o el traslado directo a una computadora portátil. El segundo paso consiste en pasar los datos a una computadora central. La ventaja del traslado de datos manual es que promueve visitas al lugar del equipo, sin embargo, entre las desventajas está la pérdida de datos debido a la estática cuando es retirada la tarjeta. Para el traslado remoto de datos es necesario un sistema de telecomunicación que vincule en campo el data logger con la computadora central. El sistema de comunicaciones puede incorporar uno o una combinación de lo siguiente: cable de alambre directo, módems, líneas telefónicas, equipo de teléfono celular, equipo telemétrico de radio frecuencia. Una ventaja de este método es que se pueden recuperar e inspeccionar los datos y de manera más frecuente que si se realizan visitas al sitio. También esto permite la identificación puntual y resolución de problemas del sitio. Las desventajas incluyen el precio y el tiempo que se requiere para la compra e instalación del equipo, sin embargo, a largo plazo se puede demostrar que esto vale la pena ya que se pueden notarse los problemas de monitoreo de datos de manera temprana y ser remediados de manera rápida. Hay dos formas de recuperación remota de datos: aquellos que le exigen al usuario que comience la comunicación (call out), y otro donde se contacta a la computadora central (teléfono de casa). El primer tipo le exige al usuario que vigile el funcionamiento de la 70 telecomunicación. El usuario inicia la comunicación con el data logger, transmite los datos, verifica la transferencia de datos, y luego borra la memoria del data logger. El data logger tipo teléfono de casa llama a la computadora central automáticamente para transferir datos sin el aviso manual. Es importante acotar que una computadora personal puede comunicarse con un número más grande sitios en el modo call out que en el modo teléfono de casa. Los data loggers telefónicos celulares (módulo GSM) están ganando popularidad por su facilidad de uso y el costo razonable. Estos módulos pueden emplear la funcionalidad SMS con lo cual se puede dar información acerca de anomalías que se presenten en la estación, permitiendo una rápida acción por parte del operador, también es posible solicitar la transmisión de datos remota a una computadora central. Es importante verificar la fuerza de la señal y la compañía que provee el servicio en el lugar seleccionado, y para lo cual se puede emplear un teléfono portátil. Las ubicaciones que experimenten señales débiles pueden ser mejoradas seleccionando una antena con ganancia más alta. Las pautas para establecer una cuenta celular normalmente son proporcionadas por el proveedor del data logger. Se debe trabajar conjuntamente con el proveedor del data logger y la compañía de telefonía celular para resolver cualquier duda antes de empezar a supervisar. Es importante mencionar que para evitar conflictos con el uso de la red celular local o regional, debe programarse el traslado de los datos fuera de las horas pico, esto además implica la activación del sistema GSM en momentos específicos del día, lo cual permite una reducción en el consumo de energía. Suministro de energía al data logger Para la alimentación del data logger se recomienda incluir un suministro de poder de backup para minimizar el riesgo de pérdida de datos debido a fallas en el suministro de energía. 71 La mayoría de los sistemas ofrecen una variedad de opciones de batería incluso baterías de lithium de larga vida o celdas ácidas principales con varias opciones de carga (AC o energía solar). Las baterías de níquel de cadmio no retienen bien la carga en temperaturas bajas y no se recomiendan para climas fríos. No debe usarse potencia CA (a través de un transformador) como fuente directa de energía del sistema a menos que esté disponible un backup de la batería. Si está disponible, es preferible usar potencia CA para cargar una batería de almacenamiento que proporcione energía al data logger. Debe instalarse un dispositivo de supresión de oleada/punta para proteger al sistema de transitorios eléctricos. Una batería ácida principal de almacenamiento de tipo gel es la fuente preferida de potencia. Resiste descargas repetidas y recarga ciclos sin afectar de manera significativa la capacidad de almacenamiento de la batería. La opción de recarga solar es una manera conveniente de recargar una batería ácida principal cuando no se disponga de fuente CA, algo a tener en consideración en lugares remotos sin acceso a energía eléctrica. El sistema de energía solar puede consistir en un panel solar, acumulador y cargador con compensación interna de temperatura. El cargador asegura que el acumulador no se sobrecargue o descargue completamente, mientras que la compensación interna de temperatura usa un sensor de temperatura para registrar la temperatura ambiente la cual afecta los procesos de carga y descarga del acumulador. El panel solar debe suministrar la potencia suficiente para recargar la batería y mantener energía en el sistema durante los períodos extendidos de condiciones solares bajas. Como precaución se debe clasificar la batería según el tamaño para proporcionar por lo menos una semana de capacidad de reserva de energizar el sistema entero sin recargar. El panel solar debe estar protegido con un diodo para prevenir la salida de potencia por la noche de la batería. Además, 72 el panel solar debe incluir un regulador de voltaje para proporcionar un voltaje compatible con la batería y también para prevenir sobrecargas. Dado el bajo consumo de los sensores, data logger y sistema GSM, un sistema independiente en un lugar remoto puede ser alimentado con un sistema solar de 5 W. Un sistema estándar para predicciones de energía eólica puede constar de los siguientes equipos (suponiendo torre de 40 m): - Data logger de cinco canales, tres para velocidad de viento, y dos para dirección, alimentación de 12 Vdc, 10…24 Volt. - Dos anemómetros optoelectrónicos “first class” sin eje de calentamiento, alimentación de 5 Vdc (3.3…42 V) aprox. 0.3 mA. - Una veleta con transductor de potenciómetro, alimentación de 50 Vdc máx, 100 mA máx. - Sistema GSM módem Dual-band (900/1800). - Sistema de energía solar (Panel, cargador y acumulador) 12 V/5 W. 73 CAPÍTULO 5 ELABORACIÓN DEL BORRADOR DE NORMA Para la elaboración del borrador de la norma, se siguieron las recomendaciones y procedimientos dictados por Fondonorma y por la ISO para la elaboración de normas. En la elaboración de un borrador inicial de una norma es necesario recolectar información referente al tema u objeto al que está dirigida la futura norma, esta información puede contener otras normas, ya sean nacionales como regionales o internacionales referentes al tema concerniente, puede tener recomendaciones de fabricantes, normas de compañías, etc. En la elaboración del borrador objeto de esta pasantía, se tomaron en consideración normas internacionales como por ejemplo la IEC-61400-12, la cual se encarga de normalizar lo concerniente al ensayo de potencia de aerogeneradores, sin embargo, contiene información referida a los sensores y torres empleados en las mediciones de potencial eólico. Además de esta norma se consideraron recomendaciones de varios fabricantes en el área con una vasta experiencia, de manera que además de contar con una buena información de respaldo por parte de fabricantes, se están considerando los puntos de vista de los mismos en la elaboración del presente borrador. Se realizó también una revisión bibliográfica en libros y páginas web referentes al tema de la energía eólica y específicamente los sensores de medición de las características del viento y las torres. A continuación se muestra un desarrollo de cómo se elaboró la norma con las recomendaciones y toda la información recolectada, el borrador con el formato de norma COVENIN se encuentra en el apéndice. 74 Información recolectada para elaboración de borrador 5.1 Sensores a emplear 5.1.1 Anemómetros [34][35][36][37] De acuerdo a la información recolectada, los anemómetros que son mayormente recomendados para aplicaciones de energía eólica, son los anemómetros de copas clase 1 (Development of a Classification System for Cup Anemometers –CLASSCUP, Risø National Laboratory). Estos anemómetros deben cumplir con el siguiente rango de operación mostrado en la tabla 2: Tabla 2. Rango de operación en el cual es importante la precisión del anemómetro de copas. Parámetro Velocidad del viento (promedio 10 minutos) Intensidad de turbulencia (10 minutos) Temperatura del aire Densidad del aire Pendiente del terreno Unidades Mínimo valor Máximo valor m/s 4 16 3 100*(1,13/u + 0,12), donde u es la velocidad del viento predominante C -10 40 kg/m3 0,90 -15 1,35 15 % o o 75 En cuanto al diseño, se recomiendan anemómetros como el de la figura 11: 2 1 4 3 1. Soporte de precisión de alta calidad para minimizar la fricción mecánica. 2. Cuidadoso diseño de la geometría del rotor dando una bien definida sensibilidad vertical y respuesta dinámica. 3. Eje largo para minimizar el efecto de la turbulencia en el rotor debido al cuerpo. 4. Cuerpo pequeño y simétrico, sin salientes, con un perfil suave para minimizar la perturbación del flujo. Figura 11. Esquema de la configuración adecuada del anemómetro de copas empleado para determinar potencial eólico. Se debe evitar el uso de anemómetros con un diseño similar al de la figura 12: 1 2 3 76 1. Diseño pobre de rotor para respuesta y sensibilidad a componentes fuera del plano. 2. Eje corto, permitiendo que el flujo sobre el cuerpo influya en el rotor. 3. Cuerpo grande, con bordes afilados, aumentando la turbulencia, y presenta salientes asimétricos que afectan la sensibilidad en diferentes direcciones del viento. Figura 12. Esquema de configuración de un anemómetro que se debe evitar usar para determinación de potencial eólico. Otras características que deben cumplir estos sensores: Precisión del anemómetro [38] La precisión indicada para estos sensores es de 1% o mejor con resolución de 0,1 m/s o mejor. La constante de distancia del anemómetro debe ser menor a 5 m. Calibración del anemómetro de copas [39][40] Todos los anemómetros usados para un proyecto eólico deben estar calibrados antes de ser instalados, y deben tener certificado de calibración. La calibración debe ser llevada a cabo en un túnel de viento, por instituciones de calibración certificadas, las cuales deben estar en capacidad de demostrar: - Trazabilidad a estándares nacionales y comparación con otras instituciones competentes. - Seguridad técnica de calidad (ISO 17025) - Completo entendimiento de las características de flujo del túnel de viento. Otras consideraciones a tener en cuenta: 77 - Todos los anemómetros deben calibrarse antes de colocarse, y deben calibrarse por lo menos cada 6 meses. - Se debe realizar un chequeo con un anemómetro calibrado, que será tomado como patrón. Es conveniente que el certificado de calibración cuente con el respaldo de una meticulosa evaluación de la incertidumbre, la cual debe estar basada en principios reconocidos (ISO, Guía para la Expresión de la Incertidumbre en la Medida, 1ra Edición, 1992). La evaluación de la incertidumbre debe tomar en cuenta: - Incertidumbre en la calibración del túnel de viento. - Incertidumbre en la calibración de todos los transductores e instrumentos de medición. - Incertidumbre en correcciones de obstrucción. - Incertidumbre en la resolución. - Incertidumbre estadística en la obtención de los valores medios. Otros sensores 5.1.2 Veletas [41][42] Para el estudio de la dirección del viento se recomienda usar una veleta con transductor potenciométrico, ya que son las que presentan mayor exactitud. Existen diferentes tipos de veletas en función de su peso y tamaño, así como de su precio. La estabilidad aumenta correlativamente con el peso, y las veletas de mayor tamaño reaccionan, incluso, con velocidades de viento muy pequeñas. 78 Para tener una un buen sistema de recogida de datos, es recomendable que la veleta tenga un cable de cuatro hilos para su conexión. Es muy importante que la señal de salida cubra un área completa sin huecos, 360o. La precisión recomendada es de 5o y resolución de 1o. Se ha observado en las hojas de datos de veletas de diferentes fabricantes que estas están diseñadas para resistir ciertas condiciones ambientales, tales como temperatura, humedad, presión, radiación, etc., esto es importante a la hora de elegir la veleta a emplear en las mediciones de un emplazamiento específico, ya que se debe tener en cuenta que esta tenga capacidad de resistir las condiciones adversas del emplazamiento en estudio. 5.1.3 Sensores de temperatura, presión, humedad, precipitación [43] De acuerdo a la información recolectada, las variables temperatura, presión, humedad y precipitación no es necesario medirlas con más de un sensor por variable, además, el uso de los sensores de temperatura y presión es opcional, ya que las medidas de estas variables se pueden obtener de estaciones meteorológicas cercanas al sitio de estudio, con esto se ahorra el costo de estos sensores, pero se tiene que realizar un trabajo mayor al tener que evaluar e integrar los datos de dichas estaciones. La precisión indicada para el sensor de temperatura es de 1 oC o mejor, y una resolución de 0.1 oC o mejor. En cuanto al sensor de presión, la precisión recomendada es de 10 hPa o mejor, y resolución de 2 hPa o mejor. El sensor de humedad permite determinar el peligro que representan heladas en el emplazamiento; la precisión recomendada es 5 % o mejor, resolución 1 % o mejor. 79 El sensor de precipitación es de utilidad para poder distinguir las medidas que se toman en períodos secos y húmedos. Al igual que las veletas y anemómetros, estos sensores (temperatura, presión, humedad y precipitación) están diseñados para resistir ciertas condiciones ambientales, y por lo tanto se deben elegir sensores que estén en capacidad de resistir las condiciones del emplazamiento en estudio, de esta manera se garantiza la confiabilidad de las medidas realizadas. 5.1.4 Data loggers [44][45] El data logger debe ser electrónico y compatible con los tipos de sensores, número de sensores, parámetros de medida, intervalos de grabación. Debe cumplir con las siguientes características: - Capaz de acoplar valores de datos en un formato de serie con el correspondiente tiempo y fechado. - Contribuir de manera insignificante a los errores de las señales recibidas de los sensores. - Tener una capacidad interna de almacenamiento de datos mayor a treinta días, para recolectar datos cada mes. Se recomienda una memoria de 1000 kB. - Operar en las mismas condiciones ambientales extremas que los sensores. - Debe tener una velocidad de muestreo de al menos 0.5 HZ por canal. - La temperatura, presión y precipitación y estado operacional del aerogenerador puede tener un muestreo menor pero como mínimo a una muestra por minuto. - El sistema de adquisición de datos almacenará datos muestreados, grupos de datos preprocesados o ambos. 80 - El grupo de datos debe contener: Valor medio, desviación estándar, valor máximo, valor mínimo. La duración total de cada grupo de datos debe estar entre 30 seg y 10 min y debe ser el resultado de dividir 10 min entre un número entero. 5.2 Elección de las alturas para instalar los sensores en las torres [46][47][48][49][50][51][52] Para la medición de la velocidad, lo óptimo sería medirla a la altura del buje del aerogenerador, sin embargo, es posible que no se sepa con certeza la altura que va a tener el buje, además, la instalación de las torres de medición a gran altura puede resultar complicada y costosa. Es por ello que se opta por instalar 2 anemómetros en alturas más bajas, ver figura 13, de manera que se pueda determinar el perfil de la altura (coeficiente de rugosidad), con lo cual se puede estimar la velocidad del viento a otras alturas. Figura 13. Tamaño de la torre meteorológica respecto al aerogenerador. 81 5.2.1 Torres meteorológicas Existen dos tipos de torres a emplear: celosía y tubulares. Existen torres que presentan la ventaja de poder instalar los sensores mientras esta se encuentra en posición horizontal a nivel de tierra, para ser izada posteriormente. Las torres tubulares son las más empleadas, sobre todo en lugares con presencia de nevadas, ya que en las torres de celosía tiende a acumularse hielo en alguna de las caras de la misma, lo cual representa una carga que afecta el peso de la torre y puede provocar el volcamiento de la misma. La torre deberá cumplir con los siguientes requisitos: - Tener altura suficiente para colocar los sensores a la altura deseable. - Resistir las condiciones más desfavorables de viento o hielo de la zona en la que se encuentra ubicada. - Ser estructuralmente estable para resistir y minimizar las vibraciones producidas por el viento. - Contar con cables de seguridad, con el anclaje apropiado en función de las características del terreno. - Estar equipada con pararrayos y toma de tierra. - Poseer medidas de seguridad apropiadas para evitar el vandalismo. - Estar protegida frente a los efectos ambientales como puede ser la corrosión. - Contar con protección contra animales como puede ser el ganado. En cuanto a la ubicación de la torre, se debe tener en cuenta lo siguiente: - Se debe colocar la torre lo más alejada posible de cualquier obstáculo para el viento. 82 - El lugar elegido debe ser representativo de las condiciones reinantes en la mayor parte del área objeto del estudio. En caso de que no se pueda evitar colocar la torre en las cercanías de un obstáculo, se debe guardar una distancia horizontal mínima de diez veces la altura máxima del obstáculo en la dirección principal del viento. Las instalaciones de las torres deberán ser calculadas y ejecutadas por profesionales especializados, además, cada fabricante ofrece los manuales de instalación correspondientes para la correcta instalación de sus productos. Previo a la instalación de la torre se debe realizar un estudio del tipo de terreno con el cual se determinará el tipo de suelo, tipo de anclaje a utilizar, método de instalación. En el caso de que los sensores se instalen en la torre después de haberla izado, deberán extremarse las precauciones. La colocación de cada sensor deberá estar decidida y estudiada, no siendo tarea del instalador decidir donde se ubica cada instrumento en el momento de la instalación. El equipo encargado de su colocación estará formado por personal cualificado y correctamente equipado. Antes de escalar a la torre se comprobará la integridad estructural de la misma para evitar posibles accidentes durante la instalación Se recomienda tomar en cuenta las siguientes consideraciones en cuanto a la configuración de las torres de medición: - Todos los sensores deberán ser instalados en posición vertical, de manera que no hayan desviaciones que afecten la medición. 83 - Los travesaños deben mantener los sensores a la mayor distancia posible de la torre, de manera que se eviten efectos de sombras o turbulencias, se recomienda que estos travesaños sean de sección circular. Es importante también, evitar que los travesaños se balanceen, giren o se inclinen, ya que además de afectar las mediciones, pueden ocasionar daños a los sensores. - El anemómetro que se instale en la parte más alta de la torre debe situarse en el centro de la misma. El último tramo de la torre (al menos 0,5 m) debe tener un diámetro similar al de la carcasa del sensor. Al lado del anemómetro sólo debe quedar la varilla del pararrayos. - Los demás anemómetros se deben instalar en un travesaño (preferiblemente de sección circular) de cuyo extremo sobresaldrá un tubo al cual se acoplará el sensor, el anemómetro debe quedar a una altura entre 30 y 60 cm encima del travesaño, la Norma UNE 61400-12 indica que esta altura debe ser de 7 veces el diámetro del travesaño. En la realización del montaje se debe tener en cuenta que el travesaño debe formar un ángulo aproximado de 45o respecto a la dirección principal del viento, en el caso de torres con mástil tubular, y 90o en el caso de torres de celosía, estas condiciones son las ideales para emplazamientos donde el viento tiene carácter direccional, para lugares donde el viento está esparcido en un amplio rango de direcciones, la mejor manera de evitar el efecto de la estela de la torre es orientar el brazo enfrentando la dirección de viento predominante. - La longitud del travesaño debe ser por lo menos 7 veces el diámetro de la torre en el caso de torres con mástil cilíndrico. Si la torre no es tubular, sino que se emplea una 84 torre de celosía con un mástil delgado (30 cm de ancho), la longitud del travesaño debe ser aproximadamente de 1 m. - La veleta deberá ser colocada en un travesaño, con la misma configuración indicada anteriormente para los anemómetros que no van en el tope de la torre, y a una altura de por lo menos 1,5 m por debajo del anemómetro más alto. Para la orientación de la veleta será necesario emplear una brújula, o un mapa a una escala detallada, de manera que se pueda fijar un punto en el horizonte. - El sensor de temperatura deberá estar ubicado a 10m de altura, para evitar la radiación emitida por el suelo, además debe estar a una distancia de la torre equivalente a dos diámetros de la misma, y se orientará de acuerdo a la dirección predominante del viento para favorecer una ventilación adecuada. Si se coloca un sensor de humedad también debe estar a una distancia de la torre, de dos diámetros de la misma, y orientado de manera que se favorezca una ventilación adecuada. - Si se coloca un sensor de precipitación, este se colocará fuera del cuerpo de la torre mediante un travesaño. - El sensor de presión se debe colocar en el interior del armario del data logger, con el fin de protegerlo de fluctuaciones de presión debido a turbulencias de viento. - La varilla del pararrayos (grosor de 2 cm), deberá quedar a una distancia horizontal de 50 cm del anemómetro más alto, así como también debe tener una altura de manera 85 que forme un ángulo de 60 grados con este anemómetro. La varilla debe ajustarse de manera que quede libre de posibles vibraciones. - En cuanto a la puesta a tierra, en instalaciones ya existentes se puede unir la puesta a tierra del equipo registrador con la de la propia torre (si es adecuada). La pica utilizada para la puesta a tierra tendrá un diámetro no inferior a 12,5 mm, y una longitud de 2,4 m. Su extremo superior deberá quedar protegido contra posibles daños personales. Se determinará la resistividad del terreno para calcular la puesta a tierra necesaria, de acuerdo con la norma de UNE 21 185. - Los cables deben estar protegidos de la radiación solar, el lugar más adecuado para alojar los cables, es el interior de la torre y de los travesaños. Esta operación se puede realizar sujetando los cables con una cuerda; en caso de que no sea posible la colocación de los cables en el interior de la torre y travesaños, estos se deben sujetar a la torre y travesaños en forma de espiral, evitando que algún cable quede a merced del viento. Así mismo se debe evitar que los cables entren en contacto con bordes afilados. Otras consideraciones a tener en cuenta, en referencia a otros componentes de la estación (data logger, equipos para alimentación solar y transmisión de datos, etc.), deberán colocarse lo más alto posible en la torre, pero teniendo en cuenta que deben quedar al alcance de la persona encargada de su mantenimiento. Estos equipos deben instalarse de manera que queden a salvo de robos, se recomienda además que estos equipos resulten poco atractivos a la vista. 86 Se debe verificar que la torre quede completamente en posición vertical luego de la instalación de estos equipos, esto se puede lograr con la instalación en la cima de la torre de sensores electrónicos de inclinación. En referencia a la señalización, las torres deben tener tramos alternados de color blanco y rojo, siendo este último el color de los extremos, con la finalidad de ser distinguidos durante el día, y de acuerdo a las normas de la O.A.C.I. (Organización Internacional de Aviación Civil). Para torres mayores a 45m, deberán tener un balizamiento nocturno consistente en 3 luces dobles cada 45m, y de color rojo [53]. En las figuras 14, 15 y 16 se muestran ejemplos de torres que cumplen con las especificaciones anteriores: 87 Leyenda: AC: Anemómetro de copas BZ: Balizamiento D: Diámetro de la torre PR: Pararrayos PS: Panel Solar PT: Pica de puesta a tierra RD: Gabinete de registrador de datos SH: Sensor de humedad SP: Sensor de presión dentro del gabinete de registrador de datos SPr: Sensor de precipitación ST: Sensor de temperatura V: Veleta Figura 14. Ejemplo de torre meteorológica empleada para pronósticos de energía eólica. 88 Figura 15. Vista desde arriba de una torre de mástil tubular con travesaño orientado 45 o con respecto a la dirección predominante del viento. Figura 16. Vista desde arriba de una torre de mástil de celosía con travesaño orientado 90o con respecto a la dirección predominante del viento. 89 5.3 Embalaje y desembalaje de equipos [54] Los equipos (sensores y data logger) deben estar contenidos en cajas de cartón individuales para ser transportados, es recomendable que el embalaje interior sea de espuma dura, con el fin de mantener a los sensores inmóviles en su interior. En el caso de los anemómetros, el embalaje interno debe dejar espacio libre para que las copas floten en el aire sin tener contacto con el mismo, de esta manera se trata de evitar que se produzcan vibraciones, golpes o giros que afecten el eje del anemómetro, y por ende el los rodajes, con lo cual se estropearía la calibración. Las cajas que contienen a cada uno de los equipos son colocados en una caja grande, en la cual se rellenan los espacios vacíos con papel o plástico para inmovilizar el contenido durante el transporte. La caja grande se coloca sobre un palé, y es fijada mediante correas de plástico duro, con lo cual queda listo el paquete para el transporte. Para el desembalaje de los equipos se realiza el procedimiento inverso, en el cual se retiran las cajas de los equipos contenidas en la caja grande, de manera ordenada y cuidadosa con el fin de evitar daños que afecten la instrumentación. Se debe realizar con cuidado el desempaque de los equipos, de manera que no se ocasionen golpes o movimientos bruscos que puedan causar efectos como daños en el equipo o pérdida de calibración. A continuación en las figuras 17, 18, 19, 20, 21, 22 y 23 se muestran imágenes del embalaje de los sensores y gabinete del registrador de datos. 90 Figura 17. Caja de cartón para embalaje de un anemómetro de copas. Figura 18. Embalaje interior de espuma dura para el anemómetro de copas. 91 Figura 19. Embalaje de espuma dura para el anemómetro de copas, el cual deja espacio para que las copas floten en el aire. Figura 20. Embalaje de veleta. 92 Figura 21. Embalaje para armario de data logger. Figura 22. Caja grande que contiene a las demás donde se encuentran los sensores, se observa el papel para inmovilizar las cajas pequeñas. 93 Figura 23. Colocación de caja grande sobre el palé para ser fijada por correas de plástico duro. 94 CAPÍTULO 6 CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES En este trabajo se logró la elaboración de un documento borrador inicial para establecer requisitos o características generales que deben cumplir los sensores empleados en pronósticos de energía eólica, así como las torres que contienen dichos sensores. Se investigó acerca de las características del viento y la importancia de estas en un estudio para determinar el potencial energético del mismo, así como la influencia en los sensores empleados. Se lograron conocimientos acerca del proceso que implica la elaboración de una norma en Venezuela y a nivel internacional. Fondonorma representa el CNN para Venezuela, y se encarga de coordinar el proceso de normalización de acuerdo a las directrices de la ISO. En este sentido se logró tener conocimiento que Fondonorma es un CNN que trabaja bajo una estructura organizativa horizontal de acuerdo a la clasificación de la ISO. El borrador objeto de este trabajo se realizó tomando en cuenta las recomendaciones dictadas por la ISO, Fondonorma, Codelectra, para la elaboración de borradores de normas, tomando en cuenta información de normas internacionales, recomendaciones de fabricantes de sensores empleados en estudios de viento, así como también información contenida en libros especializados en el tema. El formato del documento está acorde al formato de normas COVENIN, y se elaboró con la asesoría de Codelectra. Con este borrador se logra un aporte inicial para el proceso de discusión pública previo a la aprobación de una norma, en el cual se hacen las modificaciones que sean necesarias hasta llegar al consenso de las partes interesadas en la elaboración y aprobación de la norma. 95 Este trabajo puede servir de guía para futuras investigaciones en el área de mediciones de las características del viento para determinación del potencial eólico, sin embargo, es recomendable obtener información actualizada, ya que como la mayoría de las normas técnicas, este documento esta sometido a futuros cambios no sólo para llegar a acuerdos en las discusiones públicas, sino también por los cambios que se producen debido a los avances tecnológicos en el área, los cuales implican modificaciones en las normas pertinentes. Siendo el estudio de viento para predicciones energéticas algo tan nuevo en Venezuela, es recomendable la asesoría de expertos en el área antes de llevar a cabo campañas de medición en diferentes lugares, de manera que se garantice que los procedimientos sean los adecuados, lo cual de la seguridad de obtener datos que no pongan en duda si un lugar es adecuado o no para instalación de parques eólicos, con esto además se asegura que la inversión no corre un gran riesgo económico debido a predicciones imprecisas. 96 BIBLIOGRAFÍA [1] CODELECTRA, Caracas [Enlínea] Disponible en: http://www.codelectra.org/site/paghist.htm [2] ISO,"Development manual:Teaching of standardization in institutions of higher learning in developing countries". pp. 7-29. [3] ISO,"Development manual:Teaching of standardization in institutions of higher learning in developing countries". pp. 29-38. [4] ISO,"Development manual:Teaching of standardization in institutions of higher learning in developing countries". pp. 39-44. [5] FONDONORMA, Caracas [En línea] Disponible en: http://www.fondonorma.org.ve/normalizacion.htm [6] FONDONORMA, Caracas [En línea] Disponible en: http://www.fondonorma.org.ve/organizacion.htm [7] FONDONORMA, Caracas [En línea] Disponible en: http://www.fondonorma.org.ve/quienes.htm [8] UNE-EN 61400-12, "Aerogeneradores. Parte 12: ensayo de curva de potencia". Sección 1.3, Definiciones. [9] PEDERSEN, B Maribo, Pedersen, T.F., Klug, H., Van der Borg, N., Kelley, N., Dahlberg, J.A., "Recommended practices for wind turbine testing. 11. Wind Speed Measurement and use of cup anemometry". 2.2. What a cup anemometer measures. [En línea] Disponible en: http://www.ieawind.org/Task_11/RecommendedPract/11%20Anemometry_secondPrint.pdf [10] Diccionario de la Lengua Española [En línea] Disponible en: http://www.rae.es/rae.html [11] "Aspectos prácticos en las mediciones de viento para parques eólicos". Curso dictado por Fernando De la Blanca, representante de la empresa EREDA. Caracas, noviembre 2007. 97 [12] MANWELL, J.F., Mcgowan, J.G., Rogers, A.L. Wind Energy Explained. Wiley. pp. 2224. [13] RODRIGUEZ, J. L., Burgos, J. C., Arnalte, S. Sistemas eólicos de producción de energía eléctrica. Editorial Rueda S. L. pp. 28-30. [14] MANWELL, J. F., Mcgowan, J. G., Rogers, A. L. Wind Energy Explained. Wiley. pp. 26-30. [15] "Aspectos prácticos en las mediciones de viento para parques eólicos",Variación del viento con la alura. Curso dictado por Fernando De la Blanca, representante de la empresa EREDA. Caracas, noviembre 2007. [16] MANWELL, J. F., Mcgowan, J. G., Rogers, A. L. Wind Energy Explained. Wiley. pp. 37-41. [17] MANWELL, J. F., Mcgowan, J. G., Rogers, A. L. Wind Energy Explained. Wiley. pp. 31-32. [18] MANWELL, J. F., Mcgowan, J. G., Rogers, A. L. Wind Energy Explained. Wiley. pp. 36-37. [19] "Aspectos prácticos en las mediciones de viento para parques eólicos",Caracterización de valores medios. Curso dictado por Fernando De la Blanca, representante de la empresa EREDA. Caracas, noviembre 2007. [20] "The wind rose"[en línea]. Disponible en: http://www.windpower.org/en/tour/wres/rose.htm [21] RODRIGUEZ, J. L., Burgos, J. C., Arnalte, S. Sistemas eólicos de producción de energía eléctrica. Editorial Rueda S. L. pp. 35-37. [22] MANWELL, J. F., Mcgowan, J. G., Rogers, A. L. Wind Energy Explained. Wiley. pp. 68-74. 98 [23] RODRIGUEZ, J. L., Burgos, J. C., Arnalte, S. Sistemas eólicos de producción de energía eléctrica. Editorial Rueda S. L. pp. 56-57. [24] PEDERSEN, B Maribo, Pedersen, T. F., Klug, H., Van der Borg, N., Kelley, N., Dahlberg, J. A., "Recommended practices for wind turbine testing.11.Wind Speed Measurement and use of cup anemometry". Secciones 2,3,4. [En línea] Disponible en: http://www.ieawind.org/Task_11/RecommendedPract/11%20Anemometry_secondPrint.pdf [25] PEDERSEN, B Maribo, Pedersen, T.F., Klug, H., Van der Borg, N., Kelley, N., Dahlberg, J. A., "Recommended practices for wind turbine testing.11.Wind Speed Measurement and use of cup anemometry". Appendix 1, Alternative types of anemometer. [En línea] Disponible en: http://www.ieawind.org/Task_11/RecommendedPract/11%20Anemometry_secondPrint.pdf [26] "Viento (anemometría)" [En línea] Disponible en: http://www.atmosfera.cl/HTML/temas/INSTRUMENTACION/INSTR4.htm [27] MANWELL, J. F., Mcgowan, J. G., Rogers, A. L. Wind Energy Explained. Wiley. pp. 74 [28] "Temperatura (termometría)" [En línea]. Disponible en: http://www.atmosfera.cl/HTML/temas/INSTRUMENTACION/INSTR2.htm [29] "Presión atmosférica (barometría)" [En línea]. Disponible en: http://www.atmosfera.cl/HTML/temas/INSTRUMENTACION/INSTR1.htm [30] "Precipitación (pluviometría) y evaporación" [En línea]. Disponible en: http://www.atmosfera.cl/HTML/temas/INSTRUMENTACION/INSTR5.htm [31] "Humedad atmosférica (higrometría)" [En línea]. Disponible en: http://www.atmosfera.cl/HTML/temas/INSTRUMENTACION/INSTR3.htm [32] MANWELL, J. F., Mcgowan, J. G., Rogers, A. L. Wind Energy Explained. Wiley. pp. 75-76. 99 [33] "Nociones generales de energía eólica. Capítulo 6: Instrumentos para el monitoreo". [En línea]. Disponible en: http://www.fing.edu.uy/imfia/rige/cur_pas/material/Cuba/Cap6.pdf [34] "Measurement equipment for climate research and wind energy predictions", Ammonit: Choosing the sensors. Anemometers. [En línea]. Disponible en: http://www.ammonit.de/download/ammonitcatalogue2005_6.pdf [35] PEDERSEN, B Maribo, Pedersen, T.F., Klug, H., Van der Borg, N., Kelley, N., Dahlberg, J. A., "Recommended practices for wind turbine testing.11.Wind Speed Measurement and use of cup anemometry". Sección 2. [En línea] Disponible en: http://www.ieawind.org/Task_11/RecommendedPract/11%20Anemometry_secondPrint.pdf [36] UNE-EN 61400-12, "Aerogeneradores. Parte 12: ensayo de curva de potencia". Sección 3.2. [37] Catálogo de Thies Clima. [En línea]. Disponible en: http://www.thiesclima.com/ [38] "Development of a classification system for cup anemometers-CLASSCUP" Risø National Laboratory, Roskilde April 2003. [En línea]. Disponible en: http://www.risoe.dk/rispubl/vea/veapdf/ris-r-1348.pdf [39] PEDERSEN, B Maribo, Pedersen, T.F., Klug, H., Van der Borg, N., Kelley, N., Dahlberg, J. A., "Recommended practices for wind turbine testing.11.Wind Speed Measurement and use of cup anemometry". Sección 3. [En línea] Disponible en: http://www.ieawind.org/Task_11/RecommendedPract/11%20Anemometry_secondPrint.pdf [40] Measnet, “Cup Anemometer Calibration Procedure. Version 1”, Septiembre 1997. [41] "Measurement equipment for climate research and wind energy predictions" Ammonit: Choosing sensors. Wind Vane. [En línea]. Disponible en: http://www.ammonit.de/download/ammonitcatalogue2005_6.pdf [42] "Boletín Oficial de Aragón: ORDEN de 6 de julio de 2004, del Departamento de Industria, Comercio y Turismo, por la que se desarrolla el procedimiento de toma de datos 100 para la evaluación del potencial eólico en el procedimiento de autorización de las instalaciones de producción de energía eléctrica a partir de la energía eólica, en el ámbito de la Comunidad Autónoma de Aragón". Sección 4.2. [En línea]. Disponible en: http://benasque.aragob.es:443/cgibin/BoaAA/BRSCGI?CMD=VERDOC&BASE=BOLE&PIECE=BOLE&DOCR=3&SEC=B USQUEDA_FECHA&RNG=200&SEPARADOR=&&PUBL=20040720 [43] "Boletín Oficial de Aragón: ORDEN de 6 de julio de 2004, del Departamento de Industria, Comercio y Turismo, por la que se desarrolla el procedimiento de toma de datos para la evaluación del potencial eólico en el procedimiento de autorización de las instalaciones de producción de energía eléctrica a partir de la energía eólica, en el ámbito de la Comunidad Autónoma de Aragón". Sección 4.7. [En línea]. Disponible en: http://benasque.aragob.es:443/cgibin/BoaAA/BRSCGI?CMD=VERDOC&BASE=BOLE&PIECE=BOLE&DOCR=3&SEC=B USQUEDA_FECHA&RNG=200&SEPARADOR=&&PUBL=20040720 [44] "Nociones generales de energía eólica. Capítulo 6: Instrumentos para el monitoreo". Secciones 6.3, 6.4, 6.5. [En línea]. Disponible en: http://www.fing.edu.uy/imfia/rige/cur_pas/material/Cuba/Cap6.pdf [45] "Measurement equipment for climate research and wind energy predictions" Ammonit: The Ammonit Data Logger - series 32. [En línea]. Disponible en: http://www.ammonit.de/download/ammonitcatalogue2005_6.pdf [46] "Measurement equipment for climate research and wind energy predictions" Ammonit: Mast erection. [En línea]. Disponible en: http://www.ammonit.de/download/ammonitcatalogue2005_6.pdf [47] "Aspectos prácticos en las mediciones de viento para parques eólicos". Curso dictado por Fernando De la Blanca, representante de la empresa EREDA. Caracas, noviembre 2007. 101 [48] MUR, Amada Joaquín; “Master Europeo en Energías Renovables y Eficiencia Energética: Sensores utilizados en energía eólica”; Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Zaragoza. [En línea]. Disponible en: http://www.joaquinmur.com/wind/sensores.pdf [49] PAZMIÑO M., Hidalgo R., Jácome P., “Medición del Potencial Eólico para Construcción del Futuro Parque Eólico en el Campus Prosperina”, Escuela Superior Politécnica del Litoral. Guayaquil, Ecuador. Artículo publicado por Revista Tecnológica ESPOL, Vol. 20, N.1, 123-130, Octubre 2007, ISSN : 0257-1749. [50] “Instrucciones para el montaje de torres”, Torres Televés. [51] "Boletín Oficial de Aragón: ORDEN de 6 de julio de 2004, del Departamento de Industria, Comercio y Turismo, por la que se desarrolla el procedimiento de toma de datos para la evaluación del potencial eólico en el procedimiento de autorización de las instalaciones de producción de energía eléctrica a partir de la energía eólica, en el ámbito de la Comunidad Autónoma de Aragón". Sección 5. [En línea]. Disponible en: http://benasque.aragob.es:443/cgibin/BoaAA/BRSCGI?CMD=VERDOC&BASE=BOLE&PIECE=BOLE&DOCR=3&SEC=B USQUEDA_FECHA&RNG=200&SEPARADOR=&&PUBL=20040720 [52] PEDERSEN, B Maribo, Pedersen, T.F., Klug, H., Van der Borg, N., Kelley, N., Dahlberg, J. A., "Recommended practices for wind turbine testing.11.Wind Speed Measurement and use of cup anemometry". Sección 5. [En línea] Disponible en: http://www.ieawind.org/Task_11/RecommendedPract/11%20Anemometry_secondPrint.pdf [53] “Instrucciones para el montaje de torres”, Torres Televés. [54] Información sobre embalaje de los equipos suministrada por Ammonit. 102 Apéndice A: Borrador de la norma 103 NORMA VENEZOLANA PARQUES EÒLICOS. TORRES Y EQUIPOS DE MEDICIÓN DE VIENTO. CONDICIONES GENERALES. 1 ESQUEMA FONDONORMA 11:7-010 OBJETO 1.1 Esta norma venezolana especifica las características generales que deben cumplir los instrumentos de medición y torres meteorológicas empleadas para realizar un estudio del viento en un emplazamiento seleccionado, así como también la disposición de los instrumentos de medición en las torres. Entre los objetivos específicos de esta norma están: - Establecer las características y condiciones de operación que deben cumplir los sensores de medición y equipo registrador de datos empleados en un pronóstico de energía eólica. - Especificar la ubicación recomendada para instalar los sensores de medición y equipo registrador de datos en la torre de manera que se obtengan resultados óptimos en las mediciones. 1.2 Esta norma se aplica a torres meteorológicas destinadas al estudio del viento para evaluación de factibilidad de proyectos de energía eólica en el emplazamiento seleccionado. 2 REFERENCIAS NORMATIVAS Las siguientes normas contienen disposiciones que al ser citadas en este texto, constituyen requisitos de esta Norma Venezolana. Las ediciones indicadas estaban en vigencia en el momento de esta publicación. Como toda norma está sujeta a revisión se recomienda, a aquellos que realicen acuerdos en base a ellas, que analicen la conveniencia de usar las ediciones más recientes de las normas citadas seguidamente. UNE-EN 61400-12-1999 Aerogeneradores. Parte 12: Ensayo de la curva de potencia. COVENIN/ISO/IEC 17025:2005 Requisitos generales para la competencia de los laboratorios de ensayo y calibración. UNE 21-185-1995 Protección de las estructuras contra el rayo y principios generales. ISO 2533-1975 Standard Atmosphere. 3 DEFINICIONES Para los propósitos de esta Norma FONDONORMA se aplican las siguientes definiciones: 3.1 Anemómetro de copas Equipo empleado para medir la velocidad de viento, consiste en 3 copas hemisféricas o cónicas, colocadas en un rotor horizontal alrededor de un eje vertical que comanda un dispositivo que genera una señal. 3.2 Arriostramiento Conjunto de riostras para evitar la deformación de una estructura. 3.3 Batería de litio Batería que usa un ánodo de litio y cátodo de ión. 3.4 Batería de Níquel-Cadmio Batería que usa un ánodo de hidróxido de Níquel y un cátodo de un compuesto de Cadmio. 1 3.5 Celda ácida Dispositivo diseñado para almacenar y descargar energía eléctrica a través de reacciones químicas que involucran un elemento reductor, un óxido y un electrolito. 3.6 Constante de distancia Indicación del tiempo de respuesta de un anemómetro, definida como la longitud de aire que debe pasar por el instrumento para indicar el 63% del valor final para una entrada escalonada de la velocidad del viento. 3.7 Emplazamiento Lugar seleccionado para la instalación del parque eólico, y en el que previamente se realizan las mediciones de viento. 3.8 Estación meteorológica Instalación conformada por la torre y los sensores de medición, y cuya finalidad es la medición y registro de las variables del viento. 3.9 Longitud de rugosidad Altura a la que la velocidad media del viento es cero, cuando el viento tiene una variación logarítmica con la altura. 3.10 Módulo GSM Componente opcional de algunos registradores de datos, que le permite contar con servicio de telefonía móvil, para comunicación remota con el operador. 3.11 Obstáculo Objetos estáticos, como edificios y árboles adyacentes a la torre que causen distorsiones de la corriente de aire. 3.12 Paleta (Palé) Plataforma de tablas para almacenar y transportar mercancías. 3.12 Precisión Grado de concordancia entre el resultado de una medida y el valor verdadero. 3.13 Resolución Menor incremento de la variable bajo medición que puede ser detectado con certidumbre por el instrumento de medición. 3.14 Respuesta dinámica Reacción que presenta el anemómetro frente a variaciones bruscas del viento. 3.15 Registrador de datos Equipo encargado de la recolección y almacenamiento de los datos provenientes de los sensores de medición. 3.16 Riostra Pieza colocada oblicuamente para asegurar armazones o estructuras. 2 3.17 SMS Servicio de mensajes cortos para teléfonos móviles. 3.18 Torre de celosía Estructura de soporte cuyo mástil está constituido por un sistema de vigas unidas entre sí, la sección puede ser de diversas formas, las más empleadas son las de sección triangular. 3.19 Torre meteorológica Estructura de soporte en la cual se instalan sensores destinados a la medición de las características del viento. 3.20 Torre tubular Estructura de soporte con mástil de sección cilíndrica. 3.21 Transductor potenciométrico Dispositivo empleado como sensor de posición, el cual emplea un potenciómetro, y cuya señal eléctrica corresponde a la posición de la veleta. 3.22 Travesaño Brazo que se instala en la torre, empleado para mantener los sensores a cierta distancia del mástil de la torre. 3.23 Turbulencia Variabilidad del valor medio de la velocidad respecto a los valores instantáneos. 3.24 Viento Corriente de aire producida en la atmósfera por causas naturales. 3.24 Viento (Cuerdas) Cuerda larga o alambre que se ata a una cosa para mantenerla derecha en alto o moverla con seguridad hacia un lado. 4 REQUISITOS 4.1 EQUIPOS A EMPLEAR 4.1.1 Anemómetros de copas 4.1.1.1 Generalidades Los anemómetros de copas son los sensores indicados para la medición de la velocidad del viento en el estudio de potencial eólico de un emplazamiento seleccionado, de acuerdo a la norma UNE-EN 61400-12. Estos sensores presentan diferencias pequeñas en el diseño que son influyentes de manera significativa en el desempeño y exactitud del instrumento. En la tabla 1 se muestran los parámetros que influyen en el comportamiento y exactitud del anemómetro de copas: 3 Tabla 1. Parámetros de diseño que influyen en el comportamiento y exactitud del anemómetro de copas. Cualidades influyentes Parámetros en el diseño Geometría del rotor Tamaño del rotor Longitud del eje Geometría del cuerpo Salientes (ej: cables de entrada, calentadores del eje, etc.) Linealidad de calibración Sensibilidad dinámica Sensibilidad de calibración para la dirección horizontal del viento Muy importante, aunque una comprensión detallada suficiente para la optimización todavía no existe Una cierta influencia del perfil del borde La sensibilidad depende del balance entre aerodinámica y fuerzas de inercia. Brazos cortos (tasa alta al cociente del tamaño del rotor dan una respuesta mejor) No influye No es importante Rotores más grandes tienen linealidades mejores puesto que la fricción mecánica llega a ser relativamente poco importante Rotores más grandes tienen mayor inercia y son menos receptivos No influye No es importante Las ayudas reducen al mínimo los efectos del cuerpo No influye No es importante Si el perfil del cuerpo no es uniforme, entonces la calibración dependerá de la dirección No afecta No afecta Influencia importante de inesperado significado Efecto de segundo orden Puede llegar a tener efecto Es posible un efecto de segundo orden No afecta Sensibilidad a la componente vertical del viento Cuanto más largo sea el eje, el cuerpo menos influye en el flujo sobre el rotor Hay diferencias en la sensibilidad entre componentes hacia arriba y hacia abajo de los vientos verticales. La forma y el tamaño afecta a la magnitud de disturbio del flujo sobre el rotor Puede tener una influencia leve Tipo de cojinetes No es significativo Tipo de dispositivo de generación de la señal No afecta 4.1.1.1.1 No influye Influencia importante, magnitud, la cual puede variar con la temperatura Puede tener efecto si el rotor es cargado por la señal del generador Limitaciones 4 - Presenta respuesta dinámica. - No es lineal en la calibración y variaciones en calibración debido a fricción mecánica o por la forma de las copas. - Variación en la sensibilidad de la calibración con viento en la dirección horizontal. - Sensibilidad no ideal a ángulos de ataque del viento fuera del plano horizontal. 4.1.1.1.2 Comportamiento y dinámica en condiciones reales Dado que el flujo real del viento no es constante, la turbulencia y las variaciones en el ángulo de ataque del viento introducen errores e incertidumbre en las medidas, es necesario considerar los siguientes aspectos: - Sensibilidad no lineal a la componente vertical del viento. - Sobre velocidad en viento turbulentos. - Filtrado dinámico en vientos turbulentos. 4.1.1.1.3 Sensibilidad no lineal a la componente vertical del viento La sensibilidad de los anemómetros a la componente vertical del viento, depende de factores como: el diseño del anemómetro (rotor y el cuerpo del mismo); la velocidad del viento; o también si el anemómetro está en un túnel de viento o medio ambiente. 4.1.1.1.4 Sobre velocidad en vientos turbulentos: Los anemómetros de copas responden mejor a magnitudes de velocidad altas; por lo cual con vientos cuya magnitud es muy variable, las velocidades medidas suelen ser mayores que las reales. Se pueden corregir las mediciones empleando la siguiente expresión: E = I 2 * (1,8 * d − 1,4) Donde: E = porcentaje de error. I = Intensidad de la turbulencia. d = constante de distancia. 4.1.1.1.5 Filtrado dinámico en vientos turbulentos Los anemómetros no pueden seguir las variaciones del viento de una manera exacta, de manera que si la frecuencia de estas fluctuaciones es alta, se obtienen medidas imprecisas. Se puede realizar un filtrado dinámico disminuyendo la inercia del anemómetro al reducir la longitud de los brazos de las copas, sin embargo, esto puede producir un rizado debido al flujo que interactúa entre las copas. Debido al filtrado dinámico, la potencia espectral indicada por el anemómetro es menor que el valor real, lo que quiere decir que hay una subestimación de la intensidad de la turbulencia. 4.1.1.2 Selección del anemómetro 4.1.1.2.1 Se debe emplear un mínimo de dos anemómetros instalados a diferentes alturas, para obtener datos de velocidad del viento a dos alturas distintas y poder determinar longitud de rugosidad del terreno. De acuerdo a la norma UNE-EN 61400-12, los anemómetros a emplear en las mediciones son anemómetros de copas preferiblemente clase 1, y tienen que estar en capacidad de conservar la calibración durante el período de medición. 5 La configuración adecuada para los anemómetros es similar a la que se muestra en la figura 1: 2 1 4 3 1. Soporte de precisión de alta calidad para minimizar la fricción mecánica. 2. Cuidadoso diseño de la geometría del rotor dando una bien definida sensibilidad vertical y respuesta dinámica. 3. Eje largo para minimizar el efecto de la turbulencia en el rotor debido al cuerpo. 4. Cuerpo pequeño y simétrico, sin salientes, con un perfil suave para minimizar la perturbación del flujo. Figura 1. Esquema de la configuración adecuada del anemómetro de copas empleado para determinar potencial eólico. 4.1.1.2.2 Se debe evitar el uso de anemómetros con un diseño similar al de la figura 2: 1 2 3 1. Diseño pobre de rotor para respuesta y sensibilidad a componentes fuera del plano. 2. Eje corto, permitiendo que el flujo sobre el cuerpo influya en el rotor. 3. Cuerpo grande, con bordes afilados, aumentando la turbulencia, y presenta salientes asimétricos que afectan la sensibilidad en diferentes direcciones del viento. Figura 2. Esquema de configuración de un anemómetro que se debe evitar usar para determinación de potencial eólico. 6 4.1.1.3 Condiciones ambientales Se debe seleccionar un anemómetro que pueda resistir las condiciones ambientales (temperatura, humedad, velocidad de viento, presión) del emplazamiento seleccionado para las mediciones. Es necesario verificar los rangos de diseño del sensor (rangos de temperatura, humedad, velocidad de viento, presión) como criterio de selección, para asegurar que pueda resistir las condiciones del lugar. Los fabricantes están en capacidad de proveer la información correspondiente a estos rangos para los cuales está diseñado el sensor. 4.1.1.4 Calibración del anemómetro Todos los anemómetros deben estar calibrados y tener el correspondiente certificado de calibración antes de ser instalados. La calibración tiene que ser llevada a cabo en un túnel de viento, por instituciones de calibración certificadas, las cuales estén en capacidad de demostrar: - Trazabilidad a normas nacionales e internacionales y comparación con otras instituciones competentes. - Seguridad técnica de calidad (COVENIN/ISO/IEC 17025). - Completo entendimiento de las características de flujo del túnel de viento. Es importante que el certificado de calibración tenga el soporte de una declaración de la incertidumbre basada en principios reconocidos (ISO, Guía para la Expresión de la Incertidumbre en la Medida, 1ra Edición, 1992). La evaluación de la incertidumbre debe tomar en cuenta: - Incertidumbre en la calibración del túnel de viento. - Incertidumbre en la calibración para todos los transductores e instrumentación. - Incertidumbre en la resolución. - Incertidumbre en correcciones de bloqueo. - Incertidumbre estadística en derivación de los valores medios. Los anemómetros deben recalibrarse anualmente para períodos de medición a largo plazo (más de un año). Es Conviene considerar un anemómetro calibrado como patrón al momento de realizar la recalibración. Nota 1. Se recomienda que el anemómetro esté calibrado de acuerdo al proceso de medición uniforme del grupo MEASNET. Nota 2. Se recomienda tener anemómetros calibrados de reserva, para el momento en que alguno o varios de los anemómetros ya instalados en la torre tenga(n) que ser recalibrado(s), o tenga(n) que ser retirado(s) por mantenimiento o cualquier otra causa. 4.1.1.5 Precisión del anemómetro La precisión indicada para estos sensores es de 3% o mejor con resolución de 0,1 m/s o mejor. La constante de distancia del anemómetro debe ser menor a 5 m. 4.1.1.6 Rango de operación A continuación, en la tabla 2 se muestra el rango de operación en el cual es importante la precisión del anemómetro: 7 Tabla 2. Rango de operación en el cual es importante la precisión del anemómetro de copas. Parámetro Velocidad del viento (promedio 10 minutos) Intensidad de turbulencia (10 minutos) Temperatura del aire Densidad del aire Pendiente del terreno 4.1.2 Unidades Mínimo valor Máximo valor m/s 4 16 % 3 o C 3 kg/m -10 0,90 -15 o 100*(1,13/u + 0,12), donde u es la velocidad del viento predominante 40 1,35 15 Veleta La dirección del viento no es necesario medirla a diferentes alturas, por lo que se recomienda la instalación de una sola veleta; el uso de veletas adicionales es opcional. 4.1.2.1 Selección de la veleta Se recomienda usar una veleta con transductor potenciométrico. Es conveniente conectar la veleta con un cable de cuatro hilos para una mejor recolección de datos. La señal o de salida debe cubrir el área completa sin huecos, es decir, 360 . Nota 3. Se recomienda tener una veleta de reserva, para reemplazar a la que esté instalada en la torre en caso de que tenga que ser retirada por alguna razón. 4.1.2.2 Condiciones ambientales Se selecciona una veleta que pueda resistir las condiciones ambientales (temperatura, humedad, velocidad de viento, presión) del emplazamiento seleccionado para las mediciones. Es necesario verificar los rangos de diseño del sensor (rangos de temperatura, humedad, velocidad de viento, presión) como criterio de selección, para asegurar que pueda resistir las condiciones del lugar. Los fabricantes están en capacidad de proveer la información correspondiente a estos rangos para los cuales está diseñado el sensor. 4.1.2.3 Precisión de la veleta o o Se recomienda una precisión de 5 y una resolución de 1 . 4.1.3 Sensor de temperatura La temperatura se mide con un sensor único instalado en la torre. 4.1.3.1 Condiciones ambientales Se selecciona un sensor que pueda resistir las condiciones ambientales (temperatura, humedad, velocidad de viento, presión) del emplazamiento seleccionado para las mediciones. Es necesario verificar los rangos de diseño del sensor (rangos de temperatura, humedad, velocidad de viento, presión) como criterio de selección, para asegurar que pueda resistir las condiciones del lugar. Los fabricantes están en capacidad de proveer la información correspondiente a estos rangos para los cuales está diseñado el sensor. 4.1.3.2 Precisión del sensor de temperatura 8 o o La precisión indicada es de 1 C o mejor, y una resolución de 0,1 C o mejor. 4.1.4 Sensor de presión La presión se mide con un sensor único instalado en la torre. 4.1.4.1 Condiciones ambientales Se selecciona un sensor que pueda resistir las condiciones ambientales (temperatura, humedad, velocidad de viento, presión) del emplazamiento seleccionado para las mediciones. Es necesario verificar los rangos de diseño del sensor (rangos de temperatura, humedad, velocidad de viento, presión) como criterio de selección, para asegurar que pueda resistir las condiciones del lugar. Los fabricantes están en capacidad de proveer la información correspondiente a estos rangos para los cuales está diseñado el sensor. 4.1.4.2 Precisión del sensor de presión La precisión indicada es de 10 hPa o mejor, y una resolución de 2 hPa o mejor. 4.1.5 Sensor de humedad La humedad se mide con un sensor único instalado en la torre. 4.1.5.1 Condiciones ambientales Se debe seleccionar un sensor que pueda resistir las condiciones ambientales (temperatura, humedad, velocidad de viento, presión) del emplazamiento seleccionado para las mediciones. Es necesario verificar los rangos de diseño del sensor (rangos de temperatura, humedad, velocidad de viento, presión) como criterio de selección, para asegurar que pueda resistir las condiciones del lugar. Los fabricantes están en capacidad de proveer la información correspondiente a estos rangos para los cuales está diseñado el sensor. 4.1.5.2 Precisión del sensor de humedad La precisión tiene que ser mejor de 5 % y una resolución de 1 % o mejor. 4.1.6 Sensor de precipitación La precipitación se mide con un sensor único instalado en la torre. 4.1.7 Registrador de datos 4.1.7.1 Generalidades Los registradores de datos pueden tener diferentes características dependiendo del fabricante y modelo. Hay algunos registradores que incorporan baterías internas de respaldo o memoria no volátil, que a diferencia de los equipos de memoria volátil, no pierden los datos por bajas de voltaje. En cuanto al almacenamiento de datos, hay dos formatos para grabar y almacenar datos: Ring Memory y Fill and Stop. Ring Memory: en este formato de grabación, los datos se almacenan de forma continua. No obstante, una vez que se llena la capacidad de la memoria, el registro de datos más nuevo sobrescribe al más viejo. 9 Fill and Stop: en este formato, una vez que la capacidad de la memoria disponible se llena, ningún dato adicional se archiva. Queda a criterio del usuario la elección de uno u otro formato de almacenamiento de datos. Transmisión de datos: Los datos pueden recuperarse y transmitirse a una computadora mediante dos métodos: manualmente y remotamente. En el traslado manual, se visita el lugar para luego transmitir los datos. El traslado manual consiste básicamente en dos pasos: - Levantamiento y reemplazo del dispositivo actual de almacenamiento o traslado directo a una computadora portátil. - Pasar los datos a una computadora central. Para el traslado remoto se emplea un sistema de telecomunicación que vincula en campo el registrador con la computadora central. El sistema de comunicaciones incorpora uno o una combinación de lo siguiente: cable de alambre directo, módems, líneas telefónicas, equipo de teléfono celular, equipo telemétrico de radio frecuencia. El traslado remoto permite recuperar e inspeccionar los datos de manera más frecuente y con menos consumo de tiempo, en comparación con el caso en que se tienen que realizar visitas planificadas o no al sitio para la obtención de los dichos datos. Recuperación remota de datos Hay dos formas de recuperación remota de datos: - Call out: el usuario comienza la comunicación. - Teléfono de casa: se contacta la computadora central. En el primer tipo el usuario inicia la comunicación con el registrador de datos, transmite los datos, verifica la transferencia de datos, y luego borra la memoria del registrador. El registrador de datos tipo teléfono de casa llama a la computadora central automáticamente para transferir datos sin el aviso manual. Existen registradores que emplean tecnología de telefonía celular a través de un módulo GSM. Este tipo de registrador permite una fácil y rápida inspección y recuperación de los datos. Es necesario verificar cuales proveedores de servicio de telefonía celular tienen cobertura en el área de instalación, para lo cual se recomienda verificar la fuerza de la señal en el sitio con un teléfono celular. Si hay lugares en los que la señal es débil, se puede mejorar seleccionando una antena con ganancia más alta. Algunos registradores con módulo GSM utilizan la función de mensaje de texto (SMS) para informar al operador en caso de presentarse alguna falla o anomalía en la estación, permitiendo la actuación inmediata para resolver el problema. Con esta funcionalidad también se puede solicitar la transmisión de datos de manera remota a la computadora central. Queda a criterio del usuario la elección del sistema de recuperación y transmisión de datos del registrador. 4.1.7.2 Requerimientos 10 El registrador debe ser electrónico y compatible con los tipos de sensores, número de sensores, parámetros de medida, intervalos de grabación, por lo tanto tiene que cumplir con las siguientes características: - Poseer el número de canales suficientes para registrar los datos de todos los sensores, además debe estar programado para ser compatible con los sensores empleados. - Capacidad de acoplar valores de datos en un formato de serie con el correspondiente tiempo y fechado. - Contribuir de manera insignificante a los errores de las señales recibidas de los sensores. - Tener una capacidad interna de almacenamiento de datos de por lo menos cuarenta días, de manera que no sea necesario visitas constantes a la estación. - Operar en las mismas condiciones ambientales extremas que los sensores. - Tener una velocidad de muestreo de al menos 0,5 Hz por canal. - La temperatura, presión y precipitación pueden tener un muestreo menor pero como mínimo a una muestra por minuto. - El sistema de adquisición de datos debe almacenar datos muestreados, grupos de datos preprocesados o ambos. - El grupo de datos debe contener: valor medio, desviación estándar, valor máximo, valor mínimo. La duración total de cada grupo de datos tiene que estar entre 30 s y 10 min y debe ser el resultado de dividir 10 min entre un número entero. 4.2 ALIMENTACIÓN DE LA ESTACIÓN METEOROLÓGICA Las estaciones meteorológicas necesitan una fuente de poder principal, la cual reúna todos los requisitos de potencia totales del sistema formado por los sensores y el registrador de datos. Para la alimentación de la estación meteorológica se recomienda incluir un suministro de poder de respaldo para minimizar el riesgo de pérdida de datos debido a fallas en el suministro. La mayoría de los sistemas ofrecen una variedad de opciones de batería incluso baterías de lithium de larga vida o celdas ácidas principales con varias opciones de carga (corriente alterna o energía solar). Las baterías de níquel de cadmio no retienen bien la carga en temperaturas bajas y no son indicadas para climas fríos. Fuente de poder principal: - Evitar el uso de potencia de corriente alterna como fuente directa de energía del sistema a menos que esté disponible un respaldo de la batería. Si está disponible, es preferible usar potencia de corriente alterna para cargar a una batería de almacenamiento que proporcione energía al registrador. Es adecuado instalar un dispositivo de supresión de oleada para proteger al sistema de transitorios eléctricos. - Una batería ácida principal de almacenamiento de tipo gel es la fuente preferida de potencia, ya que resiste descargas repetidas y recarga ciclos sin afectar de manera significativa la capacidad de almacenamiento de la batería. - La opción de recarga solar es una manera conveniente de recargar una batería ácida principal cuando no se disponga de fuente de corriente alterna. El panel solar debe suministrar la potencia suficiente para recargar la batería y mantener energía en el sistema durante los períodos extendidos de condiciones solares bajas. Como precaución se clasifica la batería según el tamaño para proporcionar por lo menos una semana de capacidad de reserva para energizar el sistema entero sin recargar. Es necesario que el panel solar esté protegido con un diodo para prevenir la salida de potencia por la noche de la batería. Además, es necesario que el panel incluya un regulador de voltaje para proporcionar un voltaje compatible con la batería y también para prevenir sobrecargas. 4.3 TORRES DE MEDICIÓN 11 4.3.1 Requerimientos de las torres Los requisitos para las torres son los siguientes: - Tener altura suficiente para colocar los sensores a la altura deseada. - Resistir las condiciones más desfavorables de viento o hielo de la zona en la que se encuentra ubicada. - Poseer una estructura estable para resistir y minimizar las vibraciones producidas por el viento. - Contar con cables de seguridad, con el anclaje apropiado en función de las características del terreno. - Estar equipadas con pararrayos y toma de tierra. - Poseer medidas de seguridad apropiadas para evitar el vandalismo. - Estar protegida frente a los efectos ambientales como puede ser la corrosión. Es conveniente aplicar un revestimiento a base de pintura, el cual consista en una primera capa que actúe como protección química, por ejemplo, pintura de cromato de Zinc, y luego una segunda capa de acabado para protección mecánica como por ejemplo pintura sintética epoxídica o poliuretánica. - Contar con protección contra animales como el ganado. 4.3.2 Ubicación de la torre Es necesario tener en cuenta lo siguiente: - Colocar la torre lo más alejada posible de cualquier obstáculo para el viento. - El lugar elegido debe ser representativo de las condiciones predominantes en la mayor parte del área objeto del estudio. - Previo a la instalación de la torre, es importante realizar un estudio del tipo de terreno con el cual se determina el tipo de suelo, tipo de anclaje a utilizar, método de instalación. En caso que no se pueda evitar colocar la torre en las cercanías de un obstáculo, se tiene que guardar una distancia horizontal mínima de diez veces la altura máxima del obstáculo en la dirección principal del viento. El anemómetro que esté instalado más bajo en la torre, debe estar a una altura mínima de 10 m por encima de la altura de dicho obstáculo, también hay que respetar las distancias entre los anemómetros instalados en la torre, es decir, 15 a 20 m. 4.3.3 Montaje de las torres Existen dos métodos de montaje de las torres: - Tramo a tramo - Torre completa 4.3.3.1 Montaje tramo a tramo Consiste en fijar a la base el tramo inferior y colocarlo en posición vertical nivelándolo, posteriormente se van montando los tramos intermedios sucesivos, los cuales deben estar equipados con los vientos (cuerdas) correspondientes. El montaje se realiza escalando los tramos ya colocados e izando posteriormente el tramo a ser ubicado por encima de cada tramo anterior, con la ayuda de equipos de elevación adecuados. La escalada se realiza con los medios de seguridad apropiados (cinturón de seguridad, anclajes, etc.), adicionalmente no se deben dejar más de dos tramos sin arriostar. Cuando coincidan dos tramos sin vientos (cuerdas), es necesario utilizar vientos (cuerdas) auxiliares para facilitar el arriostramiento de los tramos durante el montaje. 12 La torre es nivelada mediante el ajuste de la tensión de los vientos (cuerdas) y la utilización de equipos de nivelación convenientes. 4.3.3.2 Montaje de la torre completa Se debe ensamblar previamente la torre sobre el terreno y luego izarla mediante una grúa. Nota 4. Es necesario que las instalaciones de las torres sean calculadas y ejecutadas por profesionales especializados. Cada fabricante ofrece los manuales de instalación correspondientes para la correcta instalación de sus productos. 4.3.4 Colocación de sensores en la torre La mayoría de las indicaciones a continuación provienen de la norma UNE-EN 61400-12. En la figura 3 se puede observar un ejemplo de una torre en la que se aplican las condiciones que se especifican a continuación. 4.3.4.1 Sensores de velocidad y dirección del viento - Todos los sensores deben ser instalados en posición vertical, de manera que no hayan desviaciones que afecten la medición. - El anemómetro que se instale en la parte más alta de la torre, va situado en el centro de la misma. Se recomienda que este anemómetro esté instalado a la altura del buje, si esto no es posible, lo adecuado es una altura mínima de 2/3 la altura del buje. El último tramo de la torre (al menos 0,5 m), donde va colocado el anemómetro, debe poseer un diámetro similar al de la carcasa de dicho sensor. Al lado del anemómetro sólo puede quedar la varilla del pararrayos. - El segundo anemómetro, el cual se encuentra a una altura más baja, le corresponde estar a una distancia de por lo menos 15 a 20 m por debajo del anemómetro que se encuentra en el tope. - Es aconsejable medir la velocidad del viento a la altura del punto más bajo por el que cortan las palas del aerogenerador, sin embargo, es opcional la instalación de un anemómetro a esta altura. - Si se instalan más de dos anemómetros, es necesario respetar la distancia mínima entre los anemómetros, la cual es de 15 a 20 m. - El anemómetro que esté instalado a la menor altura debe estar como mínimo 10 m por encima del suelo, y en caso de obstáculos en las proximidades de la torre, 10 m por encima de la altura de los obstáculos. - Los anemómetros que estén a alturas más bajas del tope de la torre, son instalados en un travesaño (preferiblemente de sección circular) de cuyo extremo sobresalga un tubo al cual se acopla el anemómetro, y quede a una altura entre 30 y 60 cm encima del travesaño. - La longitud del travesaño obligatoriamente es de por lo menos 7 veces el diámetro de la torre en el caso de torres tubulares. Si la torre no es tubular, sino que se emplea una torre de celosía con un mástil delgado (30 cm de ancho), la longitud del travesaño tiene que ser aproximadamente de 1 m. o - El travesaño debe formar un ángulo aproximado de 45 respecto a la dirección predominante del viento, o en el caso de torres con mástil cilíndrico, y 90 en el caso de torres de celosía (Véanse figuras 4 y 5). - La veleta es colocada en un travesaño con la misma configuración indicada anteriormente para los anemómetros que no van en el tope de la torre, y a una altura de por lo menos 1,5 m por debajo del anemómetro más alto. - Si se instala más de una veleta, se debe procurar su instalación a alturas diferentes a la de los anemómetros. 4.3.4.2 Sensores de temperatura, presión, humedad y precipitación 13 - El sensor de temperatura debe estar ubicado a 10m de altura, y estar a una distancia de la torre equivalente a dos diámetros de la misma, orientándose de acuerdo a la dirección predominante del viento para favorecer una ventilación adecuada. - El sensor de presión tiene que ser colocado próximo a la altura del buje, si esto no es posible, se corrigen las medidas para la altura del buje de acuerdo a la Norma ISO 2533 y se recomienda colocar este sensor en el interior del armario del registrador de datos para protegerlo de las condiciones ambientales. - El sensor de humedad conviene ubicarlo a 10 m de altura y a una distancia de la torre equivalente a dos diámetros de la misma, se orienta de acuerdo a la dirección predominante del viento para favorecer una ventilación adecuada. - El sensor de precipitación se debe mantener alejado del cuerpo de la torre mediante un travesaño, y estar instalado a una altura que permita su limpieza y mantenimiento. 4.3.4.3 Registrador de datos El registrador de datos se coloca a una altura donde no llame la atención, para protegerlo de vandalismo, sin embargo, es necesario que quede a una altura al alcance del operador de mantenimiento. 4.3.4.4 Pararrayos La varilla del pararrayos (grosor de 2 cm), tiene que quedar a una distancia horizontal de 50 cm del anemómetro más alto, así como también tener una altura de manera que forme un ángulo de 60 grados con este anemómetro. La varilla debe ser ajustada de manera que quede libre de posibles vibraciones, y estar orientada para no hacer sombra al anemómetro en la dirección predominante del viento. 4.3.4.5 Cableado Los cables de los equipos tienen que estar protegidos de la radiación solar, el lugar más adecuado para alojar los cables, es el interior de la torre. Esta operación se puede realizar sujetando los cables con una cuerda. En caso de que no sea posible la colocación de los cables en el interior de la torre, estos se deben sujetar a la torre y travesaños en forma de espiral, evitando que algún cable quede a merced del viento. Para evitar que el peso muerto de los cables, de más de 50 m de longitud, puedan ocasionar daños que impidan la correcta transmisión de los datos, es recomendable que estos se fijen a los travesaños y a la torre. Así mismo; los cables no pueden entrar en contacto con bordes afilados. Nota 5. Es de suma importancia que la colocación de cada sensor esté decidida y estudiada, no siendo tarea del instalador decidir donde se ubica cada instrumento en el momento de la instalación. En el caso de que los sensores se instalen en la torre después de haberla izado, se necesita extremar las precauciones. Nota 6. La orientación de los travesaños en relación a los ángulos que tienen que formar respecto a la dirección predominante del viento indicada anteriormente, es ideal para lugares donde el viento tiene carácter direccional, para lugares donde el viento está esparcido en un amplio rango de direcciones, lo mejor es orientar el travesaño enfrentando la dirección del viento predominante. Nota 7. Es importante evitar que los travesaños se balanceen, giren o se inclinen, ya que además de afectar las mediciones, pueden ocasionar daños a los sensores. Nota 8. Para la orientación de la veleta es necesario emplear una brújula, o un mapa a una escala detallada, de manera que se pueda fijar un punto en el horizonte. 4.3.5 Puesta a tierra En instalaciones ya existentes se puede unir la puesta a tierra del equipo registrador con la de la propia torre (si es adecuada). La pica utilizada para la puesta a tierra debe tener un diámetro no inferior a 12,5 mm, y una longitud de 2,4 m. Su extremo superior tiene que quedar protegido contra posibles daños personales. La resistividad del terreno para calcular la puesta a tierra necesaria, se determina de acuerdo con la norma de UNE 21 185. 4.3.6 Señalización de la torre 14 Las torres deben tener tramos alternados de color blanco y rojo, siendo este último el color de los extremos, con la finalidad de ser distinguidos durante el día, y de acuerdo a las normas de la O.A.C.I. (Organización Internacional de Aviación Civil). 15 4.3.7 Balizamiento Para torres mayores a 45 m, es necesario un balizamiento nocturno consistente en 3 luces dobles cada 45 m, y de color rojo. Leyenda: AC: Anemómetro de copas BZ: Balizamiento D: Diámetro de la torre PR: Pararrayos PS: Panel Solar PT: Pica de puesta a tierra RD: Gabinete de registrador de datos SH: Sensor de humedad SP: Sensor de presión dentro del gabinete de registrador de datos SPr: Sensor de precipitación ST: Sensor de temperatura V: Veleta Figura 3. Ejemplo de torre de 45 m con la ubicación de los sensores de acuerdo a las especificaciones planteadas. 16 o Figura 4. Vista desde arriba de una torre de mástil tubular con travesaño orientado 45 con respecto a la dirección predominante del viento. o Figura 5. Vista desde arriba de una torre de mástil de celosía con travesaño orientado 90 con respecto a la dirección predominante del viento. 5 MARCACION, ROTULACIÓN Y EMBALAJE 5.1 Marcación y Rotulación El fabricante debe imprimir como mínimo en forma visible, en los equipos (torre y sensores de medición) la siguiente información: - Marca del fabricante. - La leyenda “Hecho en Venezuela” o país de origen. - Número de serie (fabricación). - Tipo o modelo. - Año de fabricación, nombre del usuario y su número de propiedad. - Número de certificado de pruebas realizadas al equipo (torre y sensores de medición). (Código) 17 - Normas bajo las cuales se elaboró el equipo (torre y sensores de medición). 5.2 Embalaje 5.2.1 Embalaje de los Sensores y Registrador de Datos Los sensores deben estar contenidos individualmente en cajas de cartón separadas, adicionalmente, el embalaje interior conviene que sea de espuma dura con la finalidad de mantener a los sensores inmóviles en su interior. Una vez colocados los sensores en sus respectivas cajas con el embalaje indicado, estas se colocan en una caja grande, en la cual los espacios vacíos entre las cajas sean rellenos con papel o plásticos para evitar que se mueva el contenido durante el transporte. La caja grande se coloca sobre una paleta (palé), y se fija a la misma mediante correas de plástico duro, con lo cual queda listo el paquete para el transporte. 5.2.2 Embalaje de los Anemómetros Los anemómetros deben estar contenidos en cajas de cartón al igual que el resto de los sensores, y es necesario que el embalaje interior de espuma dura deje espacio libre para que las copas floten en el aire sin tocar el mismo, de manera que no se produzcan vibraciones, golpes o giros que afecten el eje del anemómetro, y por consiguiente los rodajes, con lo cual se corre el riesgo de estropear la calibración del sensor. La caja que contenga al anemómetro es colocada junto a los otros sensores en la caja grande. 5.2.3 Embalaje del Armario de registrador de datos El embalaje del armario del registrador de datos debe cumplir con las mismas condiciones que el empleado para los sensores, para ser colocado en la caja grande junto a los sensores. 6 BIBLIOGRAFÍA • Ammonit Gesellschaft für Messtechnik mbH; “Measuring equipment for climate research and wind energy predictions”; Berlin; 2005. • Measnet, “Cup Anemometer Calibration Procedure. Version 1”, Septiembre 1997. • MUR, Amada Joaquín; “Master Europeo en Energías Renovables y Eficiencia Energética: Sensores utilizados en energía eólica”; Departamento de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Zaragoza. • “Recommended practices for wind turbine testing and evaluation: 11. Wind speed measurement and use st of cup anemometry”; edited by Raymond S Hunter; 1 ed; United Kingdom; 1999. • PAZMIÑO M., Hidalgo R., Jácome P., “Medición del Potencial Eólico para Construcción del Futuro Parque Eólico en el Campus Prosperina”, Escuela Superior Politécnica del Litoral. Guayaquil, Ecuador. Artículo publicado por Revista Tecnológica ESPOL, Vol. 20, N.1, 123-130, Octubre 2007, ISSN : 0257-1749. • Risø National Laboratory, “Development of a Classification System for Cup Anemometers - CLASSCUP”, Roskilde, Abril 2003, ISBN 87-550-3076-9. 18
