Bienvenida
La asignatura de Diseño de sistemas eólicos provee las herramientas necesarias para la implementación e instalación de sistemas eólicos en la producción de energía eléctrica y de bombeo.
Mediante el análisis de las características de diseño y funcionamiento adquirirás los conocimientos y habilidades para proponer, así como innovar en el diseño de sistemas eólicos, así como optimizar su funcionamiento y de esta manera reducir costos de construcción e instalación.
En el diseño de sistemas eólicos es necesario el cálculo y análisis de las características mecánicas del aerogenerador y propiedades hidrodinámicas del viento, así como las características de la instalación para su adecuado y optimizado funcionamiento. Por lo que, está asignatura necesita de los conocimientos adquiridos en las asignaturas cursadas en semestres anteriores.
La asignatura está distribuida en tres unidades que brindan los conocimientos necesarios para el diseño de un sistema eólico.
Unidad 1. Se presentan las características hidrodinámicas del viento y meteorológicas del lugar de emplazamiento para su aprovechamiento como un recurso energético renovable.
Unidad 2. Se analiza las características mecánicas de un aerogenerador.
Unidad 3. Se abordan las características geográficas del emplazamiento y costos del proyecto.
La asignatura tiene como antecedentes las asignaturas de Física, Cálculo integral, Seminario de energía eólica e hidráulica, Ecuaciones diferenciales, Mecánica de medios continuos, Instalación de equipos y sistemas energéticos y Maquinas eólicas e hidráulicas.
Fuente: https://www.flickr.com
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Competencias y logros
Competencia general
Diseña un sistema eólico para resolver problemas del abastecimiento y generación de energía eléctrica mediante el análisis de un caso que exponga las características mecánicas, geográficas y costos en el emplazamiento del sistema.
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Temario
El contenido que estudiarás en cada unidad de este módulo se presenta a continuación.
Da clic en cada unidad para ver los temas y subtemas.
Unidad 1. Meteorología del viento
1.1. Aprovechamiento del viento
1.1.1. El gradiente horizontal de presión
1.1.2. Variaciones del viento
1.1.3. Rugosidad del terreno
1.2. Obtención de datos del viento
1.2.1. Uso y manejo de anemómetros
1.2.2. Medición de la dirección del viento
1.2.3. Medición de temperatura
1.2.4. Medición de presión atmosférica
1.2.5. Frecuencia y duración de las mediciones
1.2.6. Ubicación de sensores
1.2.7. Elección de instrumentos de medida
1.3. Tratamiento de datos del viento
1.3.1. Campo de velocidad del viento
1.3.2. Uso y manejo del software para la simulación
Unidad 2. Diseño y funcionamiento de un aerogenerador
2.1. Parámetros de diseño de aerogeneradores eólicos
2.1.1. Relación de velocidad Periférica
2.1.2. Relaciones entre Cx y Cy
2.1.3. Factor de actividad
2.1.4. Rendimiento aerodinámico
2.1.5. Coeficiente de par CM
2.1.6. Dimensiones de un rotor eólico
2.1.7. Área frontal barrida por la pala
2.1.8. Tamaño de las palas y coeficiente de solidez
2.2. Resistencia aerodinámica del rotor
2.2.1. Fuerza centrífuga
2.2.2. Resistencia aerodinámica de la pala
2.2.3. Momento reflector de la pala
2.2.4. Momento de torsión del eje de giro
2.3. Diseño de aerogeneradores eólicos de eje horizontal
2.3.1. Diámetro del rotor
2.3.2. Acoplamiento rotor eólico-generador eléctrico
2.3.3. Solides y número de palas
2.3.4. Perfil de la pala
2.3.5. Cálculo del coeficiente ascensional C y máximo
2.3.6. Longitud L de la cuerda
2.3.7. Relación R/L de la pala
2.3.8. Corrección del ángulo de incidencia
2.3.9. Ángulo de inclinación
Unidad 3. Emplazamientos
3.1. Selección de emplazamientos
3.1.1. Factores que influyen en el funcionamiento de un sistema eólico
3.1.2. Criterios básicos de selección de emplazamientos
3.1.3. Otros factores
3.2. Impacto ambiental
3.2.1. Impacto visual
3.2.2. Impacto sonoro
3.3. Aspectos económicos
3.3.1. Costo de un generador
3.3.2. Costo de instalación de los generadores
3.3.3. Costo de operación y mantenimiento de aerogeneradores
3.3.4. Otros costos
Metodología
La metodología que guiará tu desempeño consiste en la obtención de los parámetros de diseño de un sistema eólico que se ajusten y optimicen dadas las condiciones meteorológicas del emplazamiento, ya que para el diseño es importante contar con conocimientos avanzados de física, cálculo, probabilidad y estadística.
El curso seguirá la orientación del Aprendizaje Basado en Proyectos (ABPy), teniendo en cuenta el desarrollo de habilidades de forma constructivista. Dicha metodología se utilizará en todas las unidades para responder a los requisitos conceptuales, procedimentales y actitudinales.
La asignatura presenta nociones teóricas y prácticas que requieren y provocan un alto grado de abstracción, lo que se refleja en cada una de las actividades presentes a lo largo de la asignatura.
Evaluación
En el marco de la UnADM, la evaluación se conceptualiza como un proceso participativo, sistemático y ordenado, que inicia desde el momento en que los (las) estudiantes ingresan al aula virtual, por ello, se le considera desde un enfoque integral y continuo.
Por lo anterior, para acreditar la asignatura se espera la participación responsable y activa de los (las) estudiante, contando con el acompañamiento y comunicación estrecha con su docente en línea, quien podrá evaluar objetivamente su desempeño, a través de la retroalimentación permanente. Ante esto, es necesaria la recolección de evidencias que reflejen el logro de las competencias por parte de los (las) estudiantes.
En este contexto, la evaluación es parte del proceso de aprendizaje, en el que la retroalimentación permanente es fundamental para promover el aprendizaje significativo y reconocer el esfuerzo. Es requisito indispensable la entrega oportuna de cada una de las actividades y evidencias, así como la participación en cada una de las actividades programadas y conforme a las indicaciones dadas. La calificación se asignará de acuerdo con la rúbrica establecida para cada actividad, por lo que es importante que los (las) estudiante la revise antes de realizar la actividad correspondiente.
A continuación, se presenta el esquema general de evaluación.
| Esquema de evaluación | |||
| Evaluación continua | Actividades colaborativas | 10 % | |
| Actividades individuales | 30 % | ||
| E-portafolio | Evidencia de aprendizaje | 40% | |
| Autorreflexiones | 10 % | ||
| Asignación a cargo del docente | Instrumentos y técnicas de evaluación propuestas por el docente en línea | 10% | |
| Calificación final | 100% | ||
Cabe señalar que para aprobar la asignatura, se debe de obtener la calificación mínima indicada por la UnADM
Fuentes de consulta
Básica
- Ibrahim Al-Bahadly. (2011). Wind turbines. InTech.
- Manwell, McGowan and Rogers, Wiley Press. (2009). Wind Energy Explained:Theory, Design and Application.
- Paraschivoiu, Presses Internationale Polytechnique. (2009). Wind Turbine Design: With Emphasis on Darrieus Concept.
- Robert Gasch and Jochen Twele, Springer. (2012). Wind Power Plants: Fundamentals, Design, Construction and Operation.
- Sath Yajith Mathew, Springer. (2006). Wind Energy: Fundamental, Resource Analysis and Econmics.
- Wei Tong, WIT Press. (2010). Wind Power Generation and Wind Turbine Design.
Muy bien, ahora inicia el estudio de la unidad 1.