Medición de la Velocidad del Viento: Anemómetros y Técnicas

Medidas y Objetivos

Los objetivos de la medida pueden ser:

• Vigilancia o seguimiento del proceso: Ejemplos: medida de temperatura de la multiplicadora de un aerogenerador para detectar posibles fallos, sensor de vibraciones en la góndola.
• Control de un proceso: Ejemplo: Nivel de agua de un depósito.
• Ingeniería experimental: Medidas en prototipos, ensayos estructurales en un perfil de pala.

Medición de la Velocidad del Viento: Anemómetros

Tipos de Anemómetros

Son los instrumentos utilizados para determinar la velocidad del viento. Pueden clasificarse según su principio de operación.

Anemómetros de Rotación

Pueden ser de cazoletas o de hélice.

Anemómetro de Cazoletas

Consiste en tres o cuatro cazoletas montadas simétricamente alrededor de un eje vertical. Debido a que la fuerza que ejerce el aire en el lado cóncavo es mayor que en el lado convexo, la rueda de cazoletas gira. La velocidad de rotación es proporcional a la velocidad del viento. Los anemómetros de tres cazoletas semicónicas y semiesféricas son los más usados. La principal ventaja es que miden las dos componentes horizontales del viento.

Anemómetro de Hélice

Se utiliza cuando se quiere conocer la velocidad del viento en una dirección particular. Normalmente se coloca un conjunto de dos o tres anemómetros de hélice en planos perpendiculares para obtener las componentes de velocidad sobre los ejes principales (horizontales y vertical). La ventaja es que da una respuesta más rápida que el de cazoletas. El problema es que el movimiento oscilatorio de la veleta puede afectar la medida.

En todos los anemómetros de rotación es necesario disponer de un sistema que mida la velocidad de giro. Se suelen utilizar dinamos tacométricas, generadores de imanes permanentes, sensores de efecto Hall y sensores ópticos.

Dinamo Tacométrica

Es un generador de corriente continua con imanes permanentes, pero requiere mantenimiento de las escobillas.

Generador AC Síncrono

Alternador de imanes permanentes, sin escobillas, no requiere mantenimiento. A bajas velocidades de viento, la tensión generada es pequeña, dificultando la medida.

Sensor de Efecto Hall

Detecta el campo magnético. La salida es una señal de pulsos cuya frecuencia de rotación coincide con la del anemómetro multiplicada por el número de pares de polos del rotor. Evita el problema de señal pequeña a bajo viento, pero necesita alimentación eléctrica.

Sensor Óptico (Encoder)

En el rotor se coloca una rejilla: con un LED emite luz y un fototransistor recibe el haz cuando hay una ranura en el rotor. Se obtienen señales con una frecuencia de pulsos mucho mayor.

El sensor más adecuado y estudiado para estimaciones de producción en parques eólicos es el anemómetro de cazoletas.

Otros Tipos de Anemómetros

Existen otros tipos menos utilizados, por ser menos robustos, necesitar compensación con temperatura, presión, humedad, o ser sensibles a la contaminación atmosférica.

• Anemómetros de Presión: Miden la rafagosidad mediante galgas extensométricas acopladas a una esfera perforada. Necesitan alinearse con la dirección del viento y tienen respuesta lenta.
• Anemómetros de Hilo Caliente: Miden la velocidad a través del efecto de enfriamiento del viento. Son delicados y afectados por la suciedad, usados en túneles de viento.
• Anemómetros Basados en el Efecto Sónico: El sonido viaja a una velocidad conocida, que aumenta o disminuye con el movimiento del aire.