Aerogeneradores: tipos, estructura y componentes clave

Resumen

El texto describe los dos tipos principales de aerogeneradores, de eje horizontal y de eje vertical, y sus ventajas e inconvenientes. Después detalla la estructura de un aerogenerador de eje horizontal: torre, cimentación, góndola, rotor, sistema de orientación, generador, transformador y frenos.

Puntos clave

En los aerogeneradores de eje horizontal el rotor gira en un plano perpendicular al viento, y son los más habituales en los parques eólicos.
Los de eje horizontal pueden situarse a gran altura, donde el viento es más rápido, y tienen mayores rendimientos.
Los de eje vertical son más sencillos, no necesitan sistema de orientación y se instalan cerca del suelo, lo que facilita el mantenimiento.
La torre sirve de base a la góndola y al rotor, puede alcanzar 100 m y suele construirse en acero.
La góndola aloja los sistemas eléctricos y mecánicos y en ella se sitúan el buje, el rotor y los elementos de medida del viento.
El generador transforma la energía del movimiento del rotor en electricidad, y el transformador, ubicado en la base de la torre, eleva la tensión para su evacuación.
El freno mecánico debe detener totalmente el rotor y permitir paradas de emergencia; los aerofrenos son palas retráctiles situadas en los extremos del rotor.

Ponte a prueba

Aerogenerador de Eje Horizontal

El rotor gira en un plano perpendicular a la dirección del viento, con el eje de giro paralelo al suelo.
La mayoría de los aerogeneradores modernos son así, casi todos los parques eólicos.

Ventajas

Se pueden ubicar a gran altura, donde hay mayor velocidad del viento.
La superficie interceptada por el rotor es mayor para la misma longitud de pala que un aerogenerador vertical.
Mayor capacidad de girar a elevadas velocidades.
Mayores rendimientos.

Aerogenerador de Eje Vertical

Eje de giro situado perpendicular al suelo.
No tienen gran aceptación.
Máquinas más sencillas, no necesitan sistema de orientación, la simetría del rotor está siempre en disposición del viento.
Se instalan cerca del suelo, lo que facilita las labores de mantenimiento.
El generador y multiplicadora pueden situarse en el suelo.
No son muy altas, por lo que la velocidad del viento es menor.
Algunos necesitan de cables tensores para sujetar la estructura.

Estructura de un Aerogenerador de Eje Horizontal

Torre

Principal elemento de sujeción del aerogenerador.
Sirve de base para la góndola y el rotor que se sitúan en la parte más alta.
Da estabilidad al sistema y tiene gran resistencia al viento y al peso que debe soportar.
El tamaño de las torres (puede alcanzar 100m) ha de ser suficiente para que el rotor esté situado a una altura adecuada con captación eficaz del viento.
El material más empleado es el acero para las tubulares y celosía, pero también hay de hormigón y aluminio.

Cimentación

Es la encargada de fijar al suelo toda la estructura, soportando el peso de la torre y del resto de los elementos.
Depende del tamaño del aerogenerador.
Base de hormigón armado enterrada.
Se pueden añadir pilares para mejorar la sujeción en terrenos poco consistentes.

Góndola

Actúa como lugar de alojamiento de sistemas eléctricos y mecánicos, protegiéndolos de la intemperie y la entrada de aves u otros animales.
Situada en lo alto de la torre.
Adosados a ella están el buje y el rotor.
En lo alto de la góndola se sitúan elementos de medida del viento.

El Rotor

Intercepta el viento captando la energía de su movimiento.
Transforma la energía en energía mecánica aplicada al eje lento de la máquina.
El rotor está formado por varias palas unidas a una gran pieza central denominada buje.
El buje conecta el rotor al eje de giro que a su vez está conectado a los elementos mecánicos.

Sistema de Orientación

Para captar la energía del viento con más eficacia, los aerogeneradores deben situarse perpendicular a la dirección de éste.
Sistemas hidráulicos en los que el motor mueve la góndola del aerogenerador accionado por un autómata.
La información del viento se recibe a partir de una veleta en la parte superior de la góndola.

Generador

Principal componente de las instalaciones eléctricas.
Sistema encargado de transformar la energía del movimiento del rotor en electricidad.

Transformador

No pertenece al propio aerogenerador, pero va ubicado en la base de la torre.
Se encarga de elevar la tensión del generador hasta 20000-30000V para su evacuación a media tensión.

Freno Mecánico

Debe asegurar la detención total del giro del rotor y que permanezca parado cuando los operarios acceden a la máquina.
Debe ser capaz de realizar paradas de emergencia cuando el aerogenerador está en peligro (ej. exceso de viento).
Existen mecanismos aerodinámicos de frenado que varían la posición de cada pala independiente, junto al freno para una parada total.
Existen aerofrenos: pequeñas palas retráctiles que se sitúan en los extremos del rotor con capacidad de giro de 90º oponiendo el sistema de giro de la pala, lo que reduce la fuerza a aplicar en los discos de freno.

Preguntas frecuentes

¿Qué diferencia hay entre un aerogenerador de eje horizontal y uno de eje vertical?

En el de eje horizontal el eje de giro es paralelo al suelo y el rotor gira perpendicular al viento, mientras que en el de eje vertical el eje es perpendicular al suelo. Los de eje horizontal son los más utilizados en los parques eólicos.

¿Para qué sirve la góndola de un aerogenerador?

La góndola aloja los sistemas eléctricos y mecánicos, protegiéndolos de la intemperie y de la entrada de aves u otros animales. Está situada en lo alto de la torre y en ella se fijan el buje y el rotor.

¿Qué función cumple el transformador de un aerogenerador?

Eleva la tensión que produce el generador hasta 20000-30000 V para su evacuación en media tensión. No pertenece al aerogenerador, pero se ubica en la base de la torre.