Observador eficiente para una turbina eólica

La optimizaci��n de la energ��a obtenida en una turbina eólica standard de paso variable requiere una estimaci��n precisa de la velocidad de viento promedio en la secci��n vertical barrida por las palas. Las medidas proporcionadas por el anem��metro situado en la g��ndola (o "nacelle") lo son s��lo en un punto y est��n afectadas por el paso de las palas (en una turbina standard a barlovento), por el cabeceo de la torre y por otras perturbaciones; son muy inexactas y, por s�� solas, inutilizables. Se hace preciso por tanto estimar dicha magnitud de manera indirecta.

Dise��o y construcci��n de una mini-turbina eólica

Dado que es dif��cil imaginar en el futuro una sociedad moderna donde la energ��a no juegue un papel fundamental y puesto que numerosos estudios han demostrado que el ritmo actual de consumo de combustibles es insostenible y perjudicial para la vida del planeta, es fundamental concienciar a la humanidad de que un cambio de tendencia no solo es necesario sino que es imperativo. No se trata de erradicar por completo el uso de fuentes de car��cter f��sil, pues en muchos pa��ses es su principal o incluso su ��nica forma de obtener energ��a, sino de avanzar hacia un equilibrio en la generaci��n, para lo que ser�� vital permitir el desarrollo de energ��as limpias, aumentar la eficiencia de la tecnolog��a y reducir el consumo. En este contexto se ha decidido construir un rotor e��lico de peque��as dimensiones que servir�� como herramienta de estudio para alumnos de ingenier��a. Para dise��ar la turbina se ha desarrollado un modelo de programaci��n inform��tica que, basado en conceptos aerodin��micos, permite calcular la geometr��a de las palas en funci��n de unas condiciones iniciales, estimar la potencia del rotor y obtener sus curvas de funcionamiento. Uno de los principales problemas de la tecnolog��a eólica es su alta variabilidad, por ello se ha implementado un sistema de regulaci��n de velocidad; se trata de un mecanismo que act��a sobre la orientaci��n de las palas y permite regular la potencia de un generador el��ctrico acoplado al rotor. Los aerogeneradores actuales recurren a este tipo de sistemas para tratar de suavizar los desequilibrios de potencia que puedan producir las r��fagas de viento. Se ha recurrido a un software de dise��o asistido por ordenador para dibujar tanto el rotor como el sistema de regulaci��n de velocidad. La mayor��a de las piezas del rotor se han fabricado con ayuda de una impresora 3D, otras, las met��licas, se han tallado en aluminio mediante un torno. Aunque el programa inform��tico que realiza los c��lculos aerodin��micos devuelve datos te��ricos a cerca del comportamiento del rotor, se ha cre��do necesario probar el molino mediante ensayos de laboratorio a fin de obtener un resultado m��s realista.Abstract Given that it���s difficult to imagine any modern society in the future where energy does not play a crucial role, and as many studies have shown that the actual rate of fuel consumption is unsustainable and harmful to life on the planet, it is essential to raise mankind���s awareness that a change in the current trend is not only necessary, but is also imperative. It is not a question of completely eradicating the use of fossil fuels, as in many countries they are the main or even the only way of generating energy, but rather working towards a balance in generation. To do so it is vital to encourage the development of clean energies, increase technological efficiency and reduce consumption. In view of this we have decided to build a small scale wind turbine rotor which can be used as a study tool for engineering students. To design the turbine a software programme was developed based on aerodynamic concepts, which allows us to calculate the geometry of the blades depending on certain initial conditions, estimate the power of the turbine, and obtain performance curves. One of the main issues with wind technology is its high variability, and therefore we implemented a speed regulation system consisting of a mechanism that varies the orientation of the blades and thus allows us to regulate the power of an electric generator attached to the turbine. Current wind powered generators use this type of system to try to smooth out spikes in power that may be caused by gusts of wind. We have used CAD software to design both the turbine itself and the speed regulation system. Most of the turbine parts have been manufactured with the aid of a 3D printer, while the other metallic parts have been turned on made a lathe in aluminum. Although the software programme which calculates the aerodynamics provide us theoretical data about the operation of the rotor. We consider it necessary to test the wind turbine in a lab to obtain more accurate results.

Modela����o de torre eólica: controlo e desempenho

Disserta����o para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Electrot��cnica Ramo de Energia

Sistema de convers��o de energia eólica baseado no gerador de indu����o duplamente alimentado: an��lise e contribui����o ao controle da m��quina

The humanity reached a time of unprecedented technological development. Science has achieved and continues to achieve technologies that allowed increasingly to understand the universe and the laws which govern it, and also try to coexist without destroying the planet we live on. One of the main challenges of the XXI century is to seek and increase new sources of clean energy, renewable and able to sustain our growth and lifestyle. It is the duty of every researcher engage and contribute in this race of energy. In this context, wind power presents itself as one of the great promises for the future of electricity generation . Despite being a bit older than other sources of renewable energy, wind power still presents a wide field for improvement. The development of new techniques for control of the generator along with the development of research laboratories specializing in wind generation are one of the key points to improve the performance, efficiency and reliability of the system. Appropriate control of back-to-back converter scheme allows wind turbines based on the doubly-fed induction generator to operate in the variable-speed mode, whose benefits include maximum power extraction, reactive power injection and mechanical stress reduction. The generator-side converter provides control of active and reactive power injected into the grid, whereas the grid-side converter provides control of the DC link voltage and bi-directional power flow. The conventional control structure uses PI controllers with feed-forward compensation of cross-coupling dq terms. This control technique is sensitive to model uncertainties and the compensation of dynamic dq terms results on a competing control strategy. Therefore, to overcome these problems, it is proposed in this thesis a robust internal model based state-feedback control structure in order to eliminate the cross-coupling terms and thereby improve the generator drive as well as its dynamic behavior during sudden changes in wind speed. It is compared the conventional control approach with the proposed control technique for DFIG wind turbine control under both steady and gust wind conditions. Moreover, it is also proposed in this thesis an wind turbine emulator, which was developed to recreate in laboratory a realistic condition and to submit the generator to several wind speed conditions.

Modelagem e an��lise din��mica de um sistema de convers��o de energia eólica dotado de gerador s��ncrono de im�� permanente utilizando a plataforma ATP

Human development requires a broad balance between ecological, social and economic factors in order to ensure its own sustainability. In this sense, the search for new sources of energy generation, with low deployment and operation costs, which cause the least possible impact to the environment, has been the focus of attention of all society segments. To do so, the reduction in exploration of fossil fuels and the encouragement of using renewable energy resources for distributed generation have proved interesting alternatives to the expansion of the energy matrix of various countries in the world. In this sense, the wind energy has acquired an increasingly significant role, presenting increasing rates of power grid penetration and highlighting technological innovations such as the use of permanent magnet synchronous generators (PMSG). In Brazil, this fact has also been noted and, as a result, the impact of the inclusion of this source in the distribution and sub-transmission power grid has been a major concern of utilities and agents connected to Brazilian electrical sector. Thus, it is relevant the development of appropriate computational tools that allow detailed predictive studies about the dynamic behavior of wind farms, either operating with isolated load, either connected to the main grid, taking also into account the implementation of control strategies for active/reactive power generation and the keeping of adequate levels of voltage and frequency. This work fits in this context since it comprises mathematical and computational developments of a complete wind energy conversion system (WECS) endowed with PMSG using time domain techniques of Alternative Transients Program (ATP), which prides itself a recognized reputation by scientific and academic communities as well as by electricity professionals in Brazil and elsewhere. The modeling procedures performed allowed the elaboration of blocks representing each of the elements of a real WECS, comprising the primary source (the wind), the wind turbine, the PMSG, the frequency converter, the step up transformer, the load composition and the power grid equivalent. Special attention is also given to the implementation of wind turbine control techniques, mainly the pitch control responsible for keeping the generator under the maximum power operation point, and the vector theory that aims at adjusting the active/reactive power flow between the wind turbine and the power grid. Several simulations are performed to investigate the dynamic behavior of the wind farm when subjected to different operating conditions and/or on the occurrence of wind intensity variations. The results have shown the effectiveness of both mathematical and computational modeling developed for the wind turbine and the associated controls.

Proyecto de instalaci��n el��ctrica para el abastecimiento de una vivienda mediante energ��as renovables

El proyecto se centra en abastecer la demanda el��ctrica del Centro Canino Berquier (A��orbe ��� Zona Media de Navarra), que cuenta una residencia canina, una consulta veterinaria y una vivienda, mediante un sistema aislado de la red y el uso de energ��as renovables. El abastecimiento de energ��a el��ctrica mediante energ��as renovables, contar�� con un sistema de generaci��n, almacenamiento y distribuci��n, para garantizar un suministro en cantidad y calidad suficiente, del Centro Canino Berquier, Entre las opciones de abastecimiento dom��stico renovable, tras un an��lisis preliminar de los recursos existentes en el emplazamiento del Centro Canino Berquier, se opta por una instalaci��n h��brida eólica fotovoltaica aut��noma, respaldada por un grupo electr��geno. Para el correcto dimensionado del mismo, se han seguido los siguientes pasos: - Estimaci��n de los consumos del Centro Canino Berquier. - Caracterizaci��n del potencial e��lico, evaluaci��n y selecci��n de la turbina eólica. - Radiaci��n solar disponible, dimensionado, inclinaci��n y orientaci��n del generador FV. - Determinaci��n de la capacidad de las bater��as y del resto de componentes del sistema. - C��lculo del cableado y elementos de protecci��n. - Esquema de conexiones. Si bien el proyecto, aparentemente, no aporta valor a��adido en cuanto a la soluci��n adoptada, (se ha empleado una tecnolog��a t��cnicamente evaluada y econ��micamente viable), resulta recomendable como gu��a a la hora de afrontar proyectos de abastecimiento similares al nuestro.

Caracteriza����o do potencial e��lico urbano: o caso de Lisboa

Trabalho Final de Mestrado para obten����o do grau de Mestre em Engenharia Civil na ��rea de Especializa����o em Edifica����es

Modelagem de usinas eólicas atrav��s de um processo de Markov e t��cnicas de confiabilidade para a estimativa anual da energia produzida

This study aims to use a computational model that considers the statistical characteristics of the wind and the reliability characteristics of a wind turbine, such as failure rates and repair, representing the wind farm by a Markov process to determine the estimated annual energy generated, and compare it with a real case. This model can also be used in reliability studies, and provides some performance indicators that will help in analyzing the feasibility of setting up a wind farm, once the power curve is known and the availability of wind speed measurements. To validate this model, simulations were done using the database of the wind farm of Macau PETROBRAS. The results were very close to the real, thereby confirming that the model successfully reproduced the behavior of all components involved. Finally, a comparison was made of the results presented by this model, with the result of estimated annual energy considering the modeling of the distribution wind by a statistical distribution of Weibull

An��lise econ��mica do uso de c��lula a combust��vel para acionamento de ��nibus urbano

Coordena����o de Aperfei��oamento de Pessoal de N��vel Superior (CAPES)

Avalia����o de estrat��gias de controle de pot��ncia reativa de aerogeradores s��ncronos em redes el��tricas

No presente trabalho �� avaliada uma metodologia de inje����o de pot��ncia reativa em redes el��tricas durante afundamentos de tens��o provocados por curto-circuito, em parques e��licos interligados, adotada em alguns pa��ses com maturidade tecnol��gica na produ����o de energia eólica. Nos estudos desenvolvidos, foi utilizado o aerogerador s��ncrono a im�� permanente com conversor pleno em fun����o da grande controlabilidade do conversor interligado �� rede e por possuir elevada capacidade de fornecimento de pot��ncia reativa, comparada a outras tecnologias de aerogeradores. No Brasil, os requisitos de interliga����o de parques e��licos as redes el��tricas, definido pelo Operador Nacional do Sistema, ainda n��o estipula a necessidade de ado����o de tal metodologia durante defeitos na rede el��trica, apenas especifica a curva de capacidade de afundamentos de tens��o que os aerogeradores devem seguir para evitar o desligamento frente a afundamentos de tens��o. Os crit��rios de prote����o do aerogerador s��ncrono s��o avaliados a partir de simula����es de curto-circuito em uma rede de teste adotando-se os requisitos do Brasil, sem inje����o de pot��ncia reativa, sendo comparados com o de outros pa��ses que adotam curvas de inje����o de pot��ncia reativa.

Modelos equivalentes de parques e��licos usando algoritmos gen��ticos

Esta disserta����o apresenta uma metodologia baseada em algoritmo gen��tico (AG) para determinar modelos din��micos equivalentes de parques e��licos com geradores de indu����o em gaiola de esquilo ( GIGE) e geradores de indu����o duplamente alimentados ( GIDA), apresentando par��metros el��tricos e mec��nicos distintos. A t��cnica se baseia em uma formula����o multiobjetiva solucionada por um AG para minimizar os erros quadr��ticos das pot��ncias ativa e reativa entre modelo de um ��nico gerador equivalente e o modelo do parque e��lico investigado. A influ��ncia do modelo equivalente do parque e��lico no comportamento din��mico dos geradores s��ncronos �� tamb��m investigada por meio do m��todo proposto. A abordagem �� testada em um parque e��lico de 10MW composto por quatro turbinas eólicas ( 2x2MW e 2x3MW), consistindo alternadamente de geradores GIGE e GIDA interligados a uma barra infinita e posteriormente a rede el��trica do IEEE 14 barras. Os resultados obtidos pelo uso do modelo din��mico detalhado para a representa����o do parque e��lico s��o comparados aos do modelo equivalente proposto para avaliar a precis��o e o custo computacional do modelo proposto.

Plataforma de simulaci��n en Matlab-Simulink de un accionamiento regulado para emular aerogeneradores

En este proyecto se desarrolla un modelo de simulaci��n de un accionamiento controlado que emula el comportamiento de una turbina eólica, el cual se ha llevado a cabo a trav��s del programa para simulaci��n Matlab/Simulink. Su desarrollo se ha estructurado de la siguiente forma: Tras una breve introducci��n a la energ��a eólica y a las m��quinas el��ctricas objeto de estudio en este proyecto, se procede a la caracterizaci��n y representaci��n de dichas maquinas dentro de la plataforma de simulaci��n virtual Simulink. Posteriormente se explican posibles estrategias de control de la m��quina de inducci��n, las cuales son aplicadas para la realizaci��n de un control de velocidad. Asimismo, se realiza un control vectorial de par de la m��quina de inducci��n de modo que permita un seguimiento efectivo del par de referencia demandado por el usuario, ante distintas condiciones. Finalmente, se a��ade el modelo de turbina eólica de manera que, definiendo los valores de velocidad de viento, ��ngulo de paso y velocidad del eje, permite evaluar el par mec��nico desarrollado por la turbina. Este modelo se valida comprobando su funcionamiento para diferentes puntos de operaci��n ante diversas condiciones del par de carga. Las condiciones de carga se establecen acoplando al modelo de la turbina, un generador s��ncrono de imanes permanentes conectado a una carga resistiva. ! II! ABSTRACT In this project, the simulation model of a controlled drive that emulates the behaviour of a wind turbine is developed. It has been carried out through the platform for multidomian simulation called Matlab/Simulink. Its development has been structured as follows: After a brief introduction to the wind energy and the electrical machines studied in this project, these machines are characterized and represented into the virtual simulation platform, Simulink. Subsequently, the possible control strategies for the induction machine are explained and applied in order to carry out a speed control. Additionally, a torque vector control of the induction machine is performed, so as to enable an effective monitoring of the reference torque requested by the user, under different conditions. Finally, the wind turbine model is implemented so as to assess the turbine mechanical torque, after defining the wind speed, the pitch angle and the shaft speed values. This model is validated by testing its functionality for different operating points under various load torques. The load conditions are set up by attaching a permanent magnets synchronous machine, with a resistive load, to the turbine model.

A framework for mixed-criticality partitioned real-time embedded systems

Los sistemas empotrados son cada d��a m��s comunes y complejos, de modo que encontrar procesos seguros, eficaces y baratos de desarrollo software dirigidos espec��ficamente a esta clase de sistemas es m��s necesario que nunca. A diferencia de lo que ocurr��a hasta hace poco, en la actualidad los avances tecnol��gicos en el campo de los microprocesadores de los ��ltimos tiempos permiten el desarrollo de equipos con prestaciones m��s que suficientes para ejecutar varios sistemas software en una ��nica m��quina. Adem��s, hay sistemas empotrados con requisitos de seguridad (safety) de cuyo correcto funcionamiento depende la vida de muchas personas y/o grandes inversiones econ��micas. Estos sistemas software se dise��an e implementan de acuerdo con unos est��ndares de desarrollo software muy estrictos y exigentes. En algunos casos puede ser necesaria tambi��n la certificaci��n del software. Para estos casos, los sistemas con criticidades mixtas pueden ser una alternativa muy valiosa. En esta clase de sistemas, aplicaciones con diferentes niveles de criticidad se ejecutan en el mismo computador. Sin embargo, a menudo es necesario certificar el sistema entero con el nivel de criticidad de la aplicaci��n m��s cr��tica, lo que hace que los costes se disparen. La virtualizaci��n se ha postulado como una tecnolog��a muy interesante para contener esos costes. Esta tecnolog��a permite que un conjunto de m��quinas virtuales o particiones ejecuten las aplicaciones con unos niveles de aislamiento tanto temporal como espacial muy altos. Esto, a su vez, permite que cada partici��n pueda ser certificada independientemente. Para el desarrollo de sistemas particionados con criticidades mixtas se necesita actualizar los modelos de desarrollo software tradicionales, pues estos no cubren ni las nuevas actividades ni los nuevos roles que se requieren en el desarrollo de estos sistemas. Por ejemplo, el integrador del sistema debe definir las particiones o el desarrollador de aplicaciones debe tener en cuenta las caracter��sticas de la partici��n donde su aplicaci��n va a ejecutar. Tradicionalmente, en el desarrollo de sistemas empotrados, el modelo en V ha tenido una especial relevancia. Por ello, este modelo ha sido adaptado para tener en cuenta escenarios tales como el desarrollo en paralelo de aplicaciones o la incorporaci��n de una nueva partici��n a un sistema ya existente. El objetivo de esta tesis doctoral es mejorar la tecnolog��a actual de desarrollo de sistemas particionados con criticidades mixtas. Para ello, se ha dise��ado e implementado un entorno dirigido espec��ficamente a facilitar y mejorar los procesos de desarrollo de esta clase de sistemas. En concreto, se ha creado un algoritmo que genera el particionado del sistema autom��ticamente. En el entorno de desarrollo propuesto, se han integrado todas las actividades necesarias para desarrollo de un sistema particionado, incluidos los nuevos roles y actividades mencionados anteriormente. Adem��s, el dise��o del entorno de desarrollo se ha basado en la ingenier��a guiada por modelos (Model-Driven Engineering), la cual promueve el uso de los modelos como elementos fundamentales en el proceso de desarrollo. As�� pues, se proporcionan las herramientas necesarias para modelar y particionar el sistema, as�� como para validar los resultados y generar los artefactos necesarios para el compilado, construcci��n y despliegue del mismo. Adem��s, en el dise��o del entorno de desarrollo, la extensi��n e integraci��n del mismo con herramientas de validaci��n ha sido un factor clave. En concreto, se pueden incorporar al entorno de desarrollo nuevos requisitos no-funcionales, la generaci��n de nuevos artefactos tales como documentaci��n o diferentes lenguajes de programaci��n, etc. Una parte clave del entorno de desarrollo es el algoritmo de particionado. Este algoritmo se ha dise��ado para ser independiente de los requisitos de las aplicaciones as�� como para permitir al integrador del sistema implementar nuevos requisitos del sistema. Para lograr esta independencia, se han definido las restricciones al particionado. El algoritmo garantiza que dichas restricciones se cumplir��n en el sistema particionado que resulte de su ejecuci��n. Las restricciones al particionado se han dise��ado con una capacidad expresiva suficiente para que, con un peque��o grupo de ellas, se puedan expresar la mayor parte de los requisitos no-funcionales m��s comunes. Las restricciones pueden ser definidas manualmente por el integrador del sistema o bien pueden ser generadas autom��ticamente por una herramienta a partir de los requisitos funcionales y no-funcionales de una aplicaci��n. El algoritmo de particionado toma como entradas los modelos y las restricciones al particionado del sistema. Tras la ejecuci��n y como resultado, se genera un modelo de despliegue en el que se definen las particiones que son necesarias para el particionado del sistema. A su vez, cada partici��n define qu�� aplicaciones deben ejecutar en ella as�� como los recursos que necesita la partici��n para ejecutar correctamente. El problema del particionado y las restricciones al particionado se modelan matem��ticamente a trav��s de grafos coloreados. En dichos grafos, un coloreado propio de los v��rtices representa un particionado del sistema correcto. El algoritmo se ha dise��ado tambi��n para que, si es necesario, sea posible obtener particionados alternativos al inicialmente propuesto. El entorno de desarrollo, incluyendo el algoritmo de particionado, se ha probado con ��xito en dos casos de uso industriales: el sat��lite UPMSat-2 y un demostrador del sistema de control de una turbina eólica. Adem��s, el algoritmo se ha validado mediante la ejecuci��n de numerosos escenarios sint��ticos, incluyendo algunos muy complejos, de m��s de 500 aplicaciones. ABSTRACT The importance of embedded software is growing as it is required for a large number of systems. Devising cheap, efficient and reliable development processes for embedded systems is thus a notable challenge nowadays. Computer processing power is continuously increasing, and as a result, it is currently possible to integrate complex systems in a single processor, which was not feasible a few years ago.Embedded systems may have safety critical requirements. Its failure may result in personal or substantial economical loss. The development of these systems requires stringent development processes that are usually defined by suitable standards. In some cases their certification is also necessary. This scenario fosters the use of mixed-criticality systems in which applications of different criticality levels must coexist in a single system. In these cases, it is usually necessary to certify the whole system, including non-critical applications, which is costly. Virtualization emerges as an enabling technology used for dealing with this problem. The system is structured as a set of partitions, or virtual machines, that can be executed with temporal and spatial isolation. In this way, applications can be developed and certified independently. The development of MCPS (Mixed-Criticality Partitioned Systems) requires additional roles and activities that traditional systems do not require. The system integrator has to define system partitions. Application development has to consider the characteristics of the partition to which it is allocated. In addition, traditional software process models have to be adapted to this scenario. The V-model is commonly used in embedded systems development. It can be adapted to the development of MCPS by enabling the parallel development of applications or adding an additional partition to an existing system. The objective of this PhD is to improve the available technology for MCPS development by providing a framework tailored to the development of this type of system and by defining a flexible and efficient algorithm for automatically generating system partitionings. The goal of the framework is to integrate all the activities required for developing MCPS and to support the different roles involved in this process. The framework is based on MDE (Model-Driven Engineering), which emphasizes the use of models in the development process. The framework provides basic means for modeling the system, generating system partitions, validating the system and generating final artifacts. The framework has been designed to facilitate its extension and the integration of external validation tools. In particular, it can be extended by adding support for additional non-functional requirements and support for final artifacts, such as new programming languages or additional documentation. The framework includes a novel partitioning algorithm. It has been designed to be independent of the types of applications requirements and also to enable the system integrator to tailor the partitioning to the specific requirements of a system. This independence is achieved by defining partitioning constraints that must be met by the resulting partitioning. They have sufficient expressive capacity to state the most common constraints and can be defined manually by the system integrator or generated automatically based on functional and non-functional requirements of the applications. The partitioning algorithm uses system models and partitioning constraints as its inputs. It generates a deployment model that is composed by a set of partitions. Each partition is in turn composed of a set of allocated applications and assigned resources. The partitioning problem, including applications and constraints, is modeled as a colored graph. A valid partitioning is a proper vertex coloring. A specially designed algorithm generates this coloring and is able to provide alternative partitions if required. The framework, including the partitioning algorithm, has been successfully used in the development of two industrial use cases: the UPMSat-2 satellite and the control system of a wind-power turbine. The partitioning algorithm has been successfully validated by using a large number of synthetic loads, including complex scenarios with more that 500 applications.

Aceleraci��n de corrientes eólicas de reducida velocidad para la generaci��n el��ctrica dom��stica

En los ��ltimos a��os, los sistemas que utilizan como fuente recursos renovables se han posicionado como una interesante alternativa para la producci��n de energ��a. Entre las fuentes disponibles, la energ��a eólica viene configur��ndose como una de las fuentes de energ��a renovable con mayor crecimiento en los ��ltimos a��os. En este trabajo se propone el aprovechamiento de las corrientes eólicas circulantes sobre la superficie terrestre para la producci��n de electricidad con el fin de abastecer buena parte de la demanda en viviendas aisladas, peque��as instalaciones agropecuarias, equipamiento de servicio ubicado en lugares remotos, etc. Por lo general estas brisas tienen una baja densidad energ��tica, por ello proponemos una interfaz mec��nica que concentre las masas de aire, acelerando su circulaci��n y alcanzando importantes incrementos en la velocidad de impulsi��n. La primera parte se centra en la elaboraci��n de un procedimiento de caracterizaci��n a partir de la metodolog��a cient��fica con el cual modelar una estructura concentradora de flujo e��lico v��lida para un aerogenerador de eje vertical. Este m��todo trata el dise��o de un elemento acelerador capaz de optimizar el aprovechamiento de estas brisas con independencia de la direcci��n de ��stas. Su dise��o viene dado por la resoluci��n de un conjunto de objetivos fundamentales, dotando al sistema de unas prestaciones particulares en relaci��n a su arquitectura y operatividad. Estos objetivos son los siguientes: - Operatividad ante cualquier direcci��n eólica adoptada - Incremento del rendimiento potencial de la turbina de eje vertical - Minimizar el desarrollo de efectos turbulentos alrededor del sistema integrado - Capacidad resolutiva ante la presencia de fuertes vientos - Estabilidad estructural - Compatibilidad ante instalaciones propias del volumen arquitect��nico - Control global del rendimiento del sistema. La segunda parte aborda el modelado del prototipo y el an��lisis de su comportamiento mediante simulaciones en el ��mbito de la fluidodin��mica computacional. El resultado es un prototipo caracterizado por una arquitectura capaz de sectorizar la entrada de viento en diferentes tramos inyectando el flujo e��lico estrat��gicamente. La incorporaci��n de la interfaz sobre el rotor aumenta la superficie de captaci��n eólica, facilitando su entrada a trav��s de las diferentes aberturas y llevando a cabo su concentraci��n seg��n avanza por los tramo de circulaci��n. Una vez finalizado dicho avance, el flujo es inyectado en un rango angular de nido por la elevada fuerza de sustentaci��n capaz de generarse gracias a la incidencia del flujo e��lico, aprovechando las particularidades que ofrece la rotaci��n de este tipo de rotores. El resultado de la inyecci��n sectorizada es el desarrollo de una circulaci��n interior vorticial que incide permanentemente en el rango de sustentaci��n caracter��stico del perfil aerodin��mico que define la geometr��a de la pala de rotaci��n. Ello provoca que se alcance un funcionamiento nominal a velocidades reducidas. En este proceso se incluyen las acciones necesarias para dar una respuesta eficiente a cualquier tipo e solicitaci��n eólica. En presencia de velocidades de relativa importancia, la interfaz concentradora adapta su arquitectura con el fin de regular la entrada de flujo, retrasando la activaci��n de los dispositivos reguladores propios de la turbina eólica. En presencia de vientos importantes, la interfaz dispone de los mecanismos necesarios para proceder al cierre de las aberturas procediendo a la parada del rotor. La validaci��n de los prototipos elaborados se ha llevado a cabo mediante simulaci��n computacional CFD. Los resultados confirman la consecuci��n de un funcionamiento nominal a velocidades m��s reducidas, una mayor superficie de captaci��n y periodo de tiempo de funcionamiento efectivo en comparaci��n a las turbinas convencionales. Para el caso pr��ctico modelado los resultados mejoran en m��s de 2.5 veces la potencia generada y multiplican por cuatro la fuerza ejercida sobre las palas de la turbina. La elaboraci��n de un m��todo preciso para el dise��o de este tipo de estructuras concentradoras posibilita que se pueda alcanzar un dise��o en funci��n a las necesidades del usuario, o las condiciones eólicas de un emplazamiento dado. A ello hay que unir su compatibilidad de uso y montaje con sistemas de captaci��n solar, conformando un sistema h��brido capaz de aprovechar tanto la energ��a solar como eólica para el abastecimiento aut��nomo. Esta caracter��stica incrementa el ratio de zonas geogr��ficas donde se puede llevar a cabo su implantaci��n. Las ��ltimas p��ginas est��n reservadas a esbozar las l��neas futuras de desarrollo y evoluci��n, tanto en t��rminos de e ciencia productiva como en su incorporaci��n a nuevos vol��menes arquitect��nicos y estructuras civiles en general.

Sistema de emula����o de aerogeradores para aplica����o em gera����o distribu��da de energia el��trica

Power generation from alternative sources is at present the subject of numerous research and development in science and industry. Wind energy stands out in this scenario as one of the most prominent alternative in the generation of electricity, by its numerous advantages. In research works, computer reproduction and experimental behavior of a wind turbine are very suitable tools for the development and study of new technologies and the use of wind potential of a given region. These tools generally are desired to include simulation of mechanical and electrical parameters that directly affect the energy conversion. This work presents the energy conversion process in wind systems for power generation, in order to develop a tool for wind turbine emulation testing experimental, using LabVIEW�� software. The purpose of this tool is to emulate the torque developed in an axis wind turbine. The physical setup consists of a three phase induction motor and a permanent magnet synchronous generator, which are evaluated under different wind speed conditions. This tool has the objective to be flexible to other laboratory arrangements, and can be used in other wind power generation structures in real time. A modeling of the wind power system is presented, from the turbine to the electrical generator. A simulation tool is developed using Matlab/Simulink�� with the purpose to pre-validate the experiment setup. Finally, the design is implemented in a laboratory setup.