Sistema de control híbrido para atenuar vibraciones en torres de aerogeneradores de gran tamaño

Abstract

La generación de energía eléctrica a partir de fuentes limpias que no contaminen el medio ambiente es un tema de gran interés social de la actualidad. Entre ellas, la generación eólica tiene un permanente desarrollo tecnológico actual. La viabilidad económica de los distintos proyectos exige que los tamaños de los aerogeneradores sea cada vez mayor. Los aerogeneradores de gran tamaño que se instalan en el continente y alcancen los cinco megavatios de generación son actualmente un desafío tecnológico. Las dimensiones de estos equipos son tales que constituyen un sistema estructural suficientemente flexible para que las acciones dinámicas a que están solicitados, induzcan vibraciones importantes, pudiendo alterar el adecuado comportamiento del equipo y hasta inducir daños por fatiga. Se describe una metodología para la definición y el análisis de un sistema de control híbrido, constituido por amortiguadores de masa activos, para atenuar las vibraciones de la torre de un aerogenerador de gran tamaño. Se realiza un modelo de elementos finitos que considera la torre, las palas y masas agregadas. Se definen dos modelos dinámicos reducidos en espacio modal. Éstos permiten determinar los parámetros de los sistemas de control, asignando polos con el método de Ackerman en el espacio de estado modal reducido. Dichos parámetros se transforman al modelo original de elementos finitos y se miden sus desempeños en la respuesta en el dominio del tiempo ante distintas acciones dinámicas. Se comparan y discuten los resultados obtenidos y se analiza la posibilidad de simplificar los modelos reducidos para definir el sistema de control, mostrando sus limitaciones.