Corporación universitaria Minuto de Dios

Electiva CPC

NRC 18587

Taller energía eólica 2021-2

Nombre estudiantes

Michael Sebastián Gómez Olave

ID 756275

Paula Paola Padilla Perez

ID 756634

Jorge alexander arguellez

ID 566181

Nombre del profesor

Lilian Paola Umbarila Valencia

1. Explique partes y funcionamiento de un aerogenerador de eje vertical y uno
de eje horizontal en una infografía (debe ser elaborada por los estudiantes).
2. Ingrese a la página: https://www.enair.es/es/app y determine la velocidad del
viento promedio y el potencial de energía eólica para el caso de estudio de la
semana 6 en Taraneuma Casanare. Esto lo puede hacer colocando el cursor
sobre Taraneuma en el mapa que se encuentra en la página (para esto aumente
el zoom varias veces hasta encontrar la ubicación aproximada). Luego coloque
un print de los resultados en este punto y analice los datos obtenidos.

3. Explique el funcionamiento de los aerogeneradores terrestres y la

dependencia de su funcionamiento con respecto a la velocidad del viento.
(Basado en el texto energías del siglo XXI, disponible en el libro de la
biblioteca uniminuto).
La energía eólica es aquella que se genera al transformar el movimiento de las
corrientes de aire en energía eléctrica. Para aprovechar el viento que se
produce en tierra, se construyen enormes complejos eólicos capaces de extraer
el máximo potencial de este recurso limpio y renovable|
4. Explique cómo afecta a la potencia eólica la velocidad del viento. (soporte
sus argumentos con ecuaciones).
La potencia eólica disponible es proporcional al cubo de la velocidad del
viento, por lo que un incremento de velocidad en una unidad, por ejemplo de 5
a 6 m/s, representa un aumento sustancial en potencia de 125 contra 216 (73%
de incremento)
 5. ¿Cómo se puede estimar la producción eléctrica anual de un aerogenerador?
Con una velocidad media del viento a la altura del buje de 4,5 m/s la máquina
generará alrededor de 0,5 GWh por año, es decir, 500.000 kWh al año. Con una
velocidad media del viento de 9 m/s generará 2,4 GWh/año = 2.400.000 kWh al
año.

6. En la página cuando ha calculado la velocidad del viento, debajo de este dato

aparece la consideración de la producción del aerogenerador, regístrela en este
punto colocando el print, luego compare la energía anual y la potencia brindada
por el aerogenerador de la página con la que se requería en el caso de estudio de
la semana 6 y establezca si es viable la implementación.

Esta tabla muestra las diferentes fuentes de datos en el cual calculamos la

velocidad media de la zona para así poder generar el estudio de produccion
eolico , de cada fuente de datos se obtienen unos valores que luego para el
cálculo de las medias , se aplica según el grado de confianza de los mismo.
7. En la misma página podrán encontrar más abajo la distribución de Weibull y
la rosa de los vientos, adicione el print de éstas en éste ítem e investigue la
importancia de éstos dos gráficos para la implementación de un aerogenerador
en un lugar determinado.

Los valores de velocidad de vientos en m/s más constantes de la

zona,mostrando por cada velocidad de viento los valores Weibull y las medias
de Weibull. respectivamente gráfica de cómo se reparte el historial de vientos
8. Más adelante en la página se muestra la variación estacional, investigue
porqué es importante conocerla y haga un análisis del gráfico.

El modelo de variación estacional , estacional o cíclica permite hallar el valor

esperado o pronóstico cuando existen fluctuaciones (movimientos ascendentes
y descendientes de la variable)periódicas de la serie de tiempo,esto
generalmente como resultante de la influencia de fenómenos de naturaleza
económica.

Estos ciclos corresponden a los movimientos en una serie de tiempo , que

ocurren año tras año en los mismo meses o periodos del año y relativamente
con la misma intensidad

Análisis: se basa en el conjunto de datos de los últimos 30 años que

MERRA-2 ha obtenido en ella calcula la velocidad media de viento de cada
 mes se promedia y se muestra una variación respecto a la media anual en
valores de %
los puntos mínimos y máximos corresponden al máximo y mínimo de
velocidad media por cada mes de esos 30 años, mostrando un 66% de ese
valor (estamos hablando aproximadamente de un desviación estándar)

9. Indique en qué incide la rugosidad del terreno para el cálculo de la potencia

y a que hace referencia el cálculo bajo condiciones de área de cultivo en
campo abierto. (investigue y relaciónelo con los cambios que se pueden hacer
en la página de eneir en el menú que se encuentra a la izquierda de la página).

La rugosidad de la superficie de la tierra continuamente sirve de sumidero de

la cantidad de movimiento para el flujo atmosférico para la descripción
modelización y predicción del comportamiento de los vientos y la turbulencia
a todas las escalas un conocimiento adecuado de la fuerza de este sumidero es
necesario para la condición límite.
De acuerdo con la teoría del transporte turbulento, el ritmo de mezcla no
depende de la velocidad del viento sino de la gradiente vertical de la velocidad
del viento.
Sobre una superficie rugosa, el calor, el vapor del agua y otros gases son
fácilmente transferidos, incluso cuando la cantidad del viento es baja.

Con el objetivo de caracterizar aerodinámicamente en la transferencia de

cantidad de movimiento y de gases se determinan la longitud de rugosidad y el
coeficiente de arrastre de diferentes ecosistemas mediante la técnica “Eddy
 covariance”. Esto es a partir de las medidas de un único anemómetro de la
velocidad del viento y la velocidad
de fricción. Con ello se pudo realizar una clasificación de los diferentes
ecosistemas según su rugosidad. Comprobamos que la superficie más lisa es el
agua estancada y la más rugosa es el bosque

La rugosidad aumenta a medida que el cociente de la distancia relativa de los

obstáculos entre la altura media de estos disminuye, es decir, a medida que la
distancia entre obstáculos disminuye y la altura de estos aumenta.
La excepción a esta regla la ponen los obstáculos flexibles capaces de doblarse
por acción del viento, modificando la altura y densidad del dosel según la
velocidad del viento.
Otra excepción la encontramos en las parejas con topografía compleja, la cual
produce remolinos.

Bibliografía
● Enair 13 Octubre del 2021 Tomado de https://www.enair.es/es/app
● Canva 13 Octubre del 2021 Tomado de
https://www.canva.com/design/DAEswddC_js/jXUZ9XaGLL4kQVjokc7
BIw/edit?layoutQuery=Infograf%C3%ADa
● Auto Solar. Aerogenerador Tomado de
https://autosolar.es/blog/aspectos-tecnicos/como-funciona-un-aerogenera
dor
● G.P Aerogenerador vertical Tomado de
https://www.renovablesverdes.com/aerogeneradores-verticales/
● A.I Aerogenerador Horizontal Tomado de
https://blog.structuralia.com/aerogeneradores-de-eje-vertical-y-horizontal
-tipos-ventajas-e-inconvenientes#:~:text=En%20este%20tipo%20de%20a
erogeneradores,de%20f%C3%A1cil%20dise%C3%B1o%20y%20ejecuci
%C3%B3n.
 1

Taller Energía Eolica

María Fernanda Rojas Mossos

Ingeniería Industrial, Facultad de ingeniería, Corporación Universitaria Minuto de Dios

NRC 18587 Electiva Cpc

Liliana Paola Umbarila Valencia

Octubre, 2021
 2

Tabla de contenido

Taller Energía Eolica........................................................................................................... 1

Tabla de contenido .............................................................................................................. 2

Desarrollo ............................................................................................................................ 3

Referencias .................................................................................................................... 13
 3

Desarrollo

1. Explique partes y funcionamiento de un aerogenerador de eje vertical y uno de eje

horizontal en una infografía (debe ser elaborada por los estudiantes).

Se puede visualizar en:

https://www.canva.com/design/DAEtIubNulw/yxjy4G0xVFXlw49v3ZdU0A/edit?layoutQuery=infograf%C3%ADa
 4

2. Ingrese a la página: https://www.enair.es/es/app y determine la velocidad del viento

promedio y el potencial de energía eólica para el caso de estudio de la semana 6 en

Taraneuma Casanare. Esto lo puede hacer colocando el cursor sobre Taraneuma en el

mapa que se encuentra en la página (para esto aumente el zum varias veces hasta

encontrar la ubicación aproximada). Luego coloque un print de los resultados en este

punto y analice los datos obtenidos.

Análisis: Los datos obtenidos a través del sistema nos permite conocer respecto

a la velocidad generada las variables del estudio de la producción eólica, es decir, que

predispone posibles factores de riesgo y la viabilidad para la implementación de

 5

aerogeneradores bien sea por energía solar o eólica, ya que también nos enseña que

características posee la producción solar.

3. Explique el funcionamiento de los aerogeneradores terrestres y la dependencia de su

funcionamiento con respecto a la velocidad del viento. (Basado en el texto energías del

siglo XXI, disponible en e-libro de la biblioteca UNIMINUTO).

Un aerogenerador es movido por una turbina accionada por el viento, en este

caso, la energía eólica, lo que en realidad se convierte en energía cinética del aire en

movimiento, lo que en palabras técnicas proporciona energía mecánica a un rotor

hélice que, a través de un sistema de transmisión mecánico, hace girar el rotor de un

generador, es decir, que un aumento de la velocidad del aire se traduce en una

disminución de la presión, mientras que una disminución en la velocidad se comporta

como un aumento. En las hélices, al girar, las partículas de aire que pasan por delante

(extradós) y las que pasan por detrás (intradós), por lo tanto, la velocidad del aire es

mayor en el extradós, por tener el perfil una mayor longitud, de modo que tendrá así

una menor presión, mientras que, en el intradós, al ser menor la velocidad del aire,

existirá una mayor presión. Obtenido de: (Lafuente, 2010)

 6

Obtenido de: (Lafuente, 2010)

4. Explique cómo afecta a la potencia eólica la velocidad del viento. (soporte sus

argumentos con ecuaciones).

Una vez se ha conseguido la densidad del aire para el lugar de ubicación del

sistema y se ha conocido el valor de la velocidad promedio del viento, se obtiene la

potencia del viento por medio de la ecuación.

Obtenido de: (Eraso, 2017)

En donde:

𝑝: densidad de potencia (W/𝑚2)

𝑎
 7

ⱷ: densidad del aire (Kg/ 𝑚3)

ⱱ: velocidad del viento (m/s)

5. ¿Cómo se puede estimar la producción eléctrica anual de un aerogenerador?

La producción eléctrica anual se puede estimar dependiendo de la rapidez del

viento anual y la curva que se evidencio en el simulador, es decir, según documento de

sitio web el aerogenerador comienza la generación de energía en el límite de la

velocidad de corte inferior (Vci), la velocidad del viento anual (Vn) produce su

máxima potencia a la cual fue diseñado el aerogenerador, si sobrepasara los límites de

la potencia nominal se le conoce como la velocidad de viento de desconexión (Vd) por

lo que se detendrá la generación. Obtenido de: (MALES, 2020)

 8

6. En la página cuando ha calculado la velocidad del viento, debajo de este dato

aparece la consideración de la producción del aerogenerador, regístrela en este punto

colocando el print, luego compare la energía anual y la potencia brindada por el

aerogenerador de la página con la que se requería en el caso de estudio de la semana 6

y establezca si es viable la implementación.

De acuerdo al caso establecido en la actividad 6 si se considera la

implementación viable debido a que permitirá a la comunidad obtener energía eléctrica

 9

en una vivienda rural del municipio de Tauramena, a través de la energía eólica

haciendo parte de una energía renovable, más limpia y sostenible, ya que adicional a

los costos que se puedan implementar para la fabricación de aerogeneradores, debido a

que permite que algunos campos eólicos produzcan energía eléctrica tan barata como

lo hace el carbón.

7. En la misma página podrán encontrar más abajo la distribución de Weibull y la rosa

de los vientos, adicione el print de éstas en éste ítem e investigue la importancia de

éstos dos gráficos para la implementación de un aerogenerador un lugar determinado.

 10

La distribución de Weibull y la rosa juegan un papel muy importante en la

implementación de un aerogenerador en un lugar determinado, principalmente se

utiliza la función de probabilidad de Weibull con el fin de realizar un análisis

estadístico de los datos de densidad de potencia, debido a que esta ha demostrado tener

un buen ajuste con los datos de velocidad del viento. Para calcular la probabilidad de

Weibull se determinan los parámetros de forma y escala (β y α), obtenidos por medio

del análisis de regresión lineal entre los valores de la variable y su probabilidad

acumulativa, utilizando la transformada logarítmica y el método de mínimos

cuadrados.

Por otro lado, es importante señalar que dadas las características tan dispersas y

aleatorias de la energía eólica, es obvio que la única manera de estudiar si un área es

adecuada o no, es utilizando métodos de análisis de datos. El resultado de estos

métodos se muestra mediante la rosa de los vientos e histogramas de frecuencia y serie.

La Rosa de los vientos es esencial para determinar el emplazamiento de la instalación

y a su vez se divide en 2 clases diferentes; la rosa de los vientos de procedencia, donde

su utilidad principal radica en que proporciona la dirección o direcciones principales

con su frecuencia en un diagrama circular permitiendo así ubicar el aerogenerador en

el sitio idóneo y la rosa de los vientos de potencia que muestra las direcciones

principales de máxima potencia.

 11

8. Más adelante en la página se muestra la variación estacional, investigue porqué es

importante conocerla y haga un análisis del gráfico.

El modelo de variación estacional permite hallar el valor esperado o pronóstico

cuándo existen fluctuaciones (movimientos ascendentes y descendentes de la variable)

periódicas de la serie de tiempo, esto generalmente como resultante de la influencia de

fenómenos de naturaleza económica. Estos ciclos corresponden a los movimientos en

una serie de tiempo, que ocurren año tras año en los mismos meses o períodos del año

y relativamente con la misma intensidad.

La observación del gráfico pone de manifiesto la existencia de una tendencia

inicialmente baja y constante durante los meses de enero hasta abril, desde el mes de

mayo hasta julio se presentó un crecimiento considerable, por lo que el valor máximo

se observa sistemáticamente en el mes de Julio, durante el mes de agosto, septiembre y

octubre se presentó nuevamente una disminución de la variación estacional, en el mes

de noviembre se mantuvo constante y en el mes de diciembre mostró un leve

crecimiento. Por último, es importante señalar que de octubre a noviembre se observan

sistemáticamente los valores mínimos.

 12

9. Indique en que incide la rugosidad del terreno para el cálculo de la potencia y a que

hace referencia el cálculo bajo condiciones de área de cultivo en campo abierto.

(investigue y relaciónelo con los cambios que se pueden hacer en la página de eneir en

el menú que se encuentra a la izquierda de la página).

La rugosidad del suelo se estima como un espesor o altura, este es un parámetro que

influye en el perfil vertical de la velocidad del viento y por lo tanto en la dispersión. Entre más

grande sea este parámetro mucha mayor será la turbulencia generada lo cual incrementa la

dispersión y reduce por tanto la masa inflamable dentro de una nube de vapor.
 13

Referencias

Eraso, F. (Junio de 2017). Metodología para la determinación de características del viento y

evaluacion del potencialde energia eolica en Tuquerres. Obtenido de

http://www.scielo.org.co/pdf/cient/n31/2344-8350-cient-31-00019.pdf

Lafuente, J. L. (Septiembre de 2010). Energía Eólica Terrestre y Marítima. Obtenido de

https://zaguan.unizar.es/record/5484/files/TAZ-PFC-2010-418.pdf;

MALES, B. A. (Febrero de 2020). ESTIMACIÓN DE LA PRODUCCIÓN DE ENERGÍA

ELÉCTRICA EN BASE A LA VELOCIDAD DEL VIENTO. Obtenido de

https://dspace.ups.edu.ec/bitstream/123456789/18563/1/UPS%20-%20ST004492.pdf

Torres, E. N. (Julio de 2014). Sistema de informacion para el analisis de datos del viento .

Obtenido de http://scielo.sld.cu/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S2227-

18992014000300008