Diseño y evaluación experimental de un nuevo dispositivo mecánico para el control de potencia de pequeños aerogeneradores en régimen de sobrevelocidad del viento

Abstract

En este trabajo se realiza el diseño y pruebas de un nuevo dispositivo mecánico acoplado a la Cola-Veleta de un pequeño aerogenerador, tal que autorregula y controla la potencia instantánea de generación durante las sobrevelocidades de viento. La faja costera rural y zonas altoandinas del Perú, poseen gran potencial eólico, pero contrariamente se tienen nulos servicios eléctricos. En este escenario, la dotación de electricidad mediante microaerogeneradores constituye una alternativa estratégica. Una desventaja de los vientos característicos de las zonas de influencia es su alta variación de velocidades, cuyo efecto adverso en el aerogenerador es la destrucción prematura del bobinado del generador de imanes permanentes y rotura de palas. Las pruebas de regulación y control de potencia de aerogeneración se realizaron en el Túnel de Viento del Laboratorio de Energía de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la UNI. Los resultados se dan en las curvas de potencia del conjunto aerogenerador de ensayo, donde se demuestra el control del crecimiento de la potencia generada, en el rango de velocidades de viento superiores a la condición nominal de diseño del aerogenerador. También se demuestra la confiabilidad del mecanismo cuando se somete a velocidades extremas de viento hasta alcanzar el bloqueo del aerogenerador, así como la inmediata recuperación continua de operación a medida que la velocidad de viento disminuye hacia condiciones nominales de trabajo.

In this work we make the design and testing of a new mechanical element coupled to the vane of a small wind turbine, such that self-regulates and controls the instantaneous power generating wind during overspeed. The rural coast an andean highlands of Peru have high wind potential and on the contrary zero electrical services, in this scenario the provision of electricity by small wind turbines is a strategy solution. One disadvantage of the winds from these areas is its high speed variation, whose adverse effect on the turbine generator is the premature destruction magnet generator winding and turbine blades breakage. Tests were performed on the Wind Tunnel Energy Laboratory- Mechanical Engineering Faculty, Universidad Nacional de Ingeniería-Perú. The results are given in the power curves of the wind turbine prototype. We also demonstrated the reliability of the mechanism when submitting to extreme wind speeds up to the blocking of the turbine generator, as well as the immediate recovery operation when the wind speed returns to nominal turbine generator working conditions.