Componentes de una turbina eólica de eje horizontal

Componentes de una turbina eólica de eje horizontal

Por

Conrado Moreno Figueredo*

Breve guía de los principales elementos que conforman los aerogeneradores actuales.

Para estudiar los componentes de una turbina eólica es necesario conocer primeramente el tipo de turbina, que se clasifica de acuerdo con varios criterios, entre los que se encuentra la posición del eje de rotación, que puede ser vertical u horizontal.

Las turbinas eólicas de eje horizontal (TEEH) son las más comunes y se dividen a la vez en aquellas en las que el rotor gira frente a la torre (barlovento) y las que rotan detrás de la torre (sotavento).

Una TEEH a barlovento se muestra en la figura 1, como las que se instalan en la mayoría de los parques eólicos. Estas máquinas se componen de cimiento (1), torre (2), góndola con tren de fuerza (3), rotor (5), álabes (4) y el equipamiento eléctrico. Además, en la figura no se muestra el transformador, que no forma parte de la turbina pero constituye un elemento que no puede faltar en una instalación de este tipo, pues convierte la tensión o voltaje que entrega el generador eléctrico de la turbina a la red eléctrica.

Fig. 1. Estructura típica de un

aerogenerador moderno de gran potencia.

Torre y cimiento

Para garantizar la estabilidad de una turbina eólica se construyen los cimientos, que pueden ser superficiales o profundos. El tipo de cimentación depende de la consistencia del suelo donde se va a instalar la máquina.

La torre se construye no solo para resistir el peso de la góndola y de los álabes del rotor, sino también debe absorber las cargas causadas por la variación de potencia del viento.

Existen varios tipos de torres, como las que se describen a continuación:

• Torres tubulares de acero. La mayoría de los grandes aerogeneradores se construyen con torres tubulares de acero, fabricadas en secciones de 20-30 m con bridas en cada uno de los extremos, y son unidas con pernos in situ. Las torres son tronco-cónicas (es decir, con un diámetro creciente hacia la base), con el fin de aumentar su resistencia y al mismo tiempo ahorrar material.

• Torres de concreto. Se construyen en el lugar y están limitadas por la altura, la que decide sobre esta solución. Evitan el problema de la transportación.

• Torres de concreto prefabricado. En este caso los segmentos son colocados en la parte superior de uno sobre el otro in situ.

• Torres de celosía. Son fabricadas utilizando perfiles de acero. La ventaja básica de estas torres es su costo, ya que solo requiere la mitad de material de una torre tubular sin sustentación adicional y con la misma rigidez. La principal desventaja es su apariencia visual (aunque esa cuestión es claramente debatible). En cualquier caso, por razones estéticas, las torres de celosía han desaparecido prácticamente en los grandes aerogeneradores modernos. Son muy comunes en la India, aunque se encuentran en otros países, como los Estados Unidos y Alemania

• Torres híbridas. Algunas torres son construidas con combinaciones de las antes mencionadas; por ejemplo, la parte inferior de concreto y la superior de acero. Hay tendencias a usar este tipo de torre en los grandes aerogeneradores multimegawatt.

• Torres de mástil tensado con vientos. Muchos de los aerogeneradores pequeños están construidos con torres de mástil sostenidas por cables tensores. La ventaja es el ahorro de peso y, por lo tanto, de costo. Pueden ser izadas sin necesidad de grúas.

La altura de las torres fabricadas para los aerogeneradores actuales varían según se expone en la tabla 1.

Tabla 1. Altura de las torres en dependencia

de la potencia nominal y del diámetro del rotor

Rotor

El rotor es el componente que ayuda a los álabes o palas del rotor a convertir la energía del viento en movimiento

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