Análisis de reducción de vibraciones en torres mediante un sistema de control activo

Abstract

Es frecuente el empleo de sistemas estructurales tipo torre como base para equipos con propósitos determinados, los cuales pueden alterar su funcionamiento ante vibraciones inducidas por acciones externas. Como consecuencia de dichas vibraciones se incrementa el daño por fatiga en el sistema estructural. Tal es el caso de torres de generadores eólicos, en las que las acciones del viento inducen vibraciones inherentes al funcionamiento del equipo. A los efectos de disminuir el daño por fatiga y mejorar las condiciones de funcionamiento, es posible considerarla inclusión de un sistema de control activo que produzca una importante reducción de las vibraciones mencionadas. En este trabajo se presenta el diseño y análisis de un sistema de control activo, en conjunto con un amortiguador de masa sintonizado para una estructura tipo torre. Se definen los parámetros de control asignando polos en el espacio de estado de un modelo reducido. Dicho modelo se obtiene a partir del funcional de Hamilton y el empleo de modos asumidos. Los parámetros así definidos se utilizan en un modelo de elementos finitos del sistema estructural. Los resultados obtenidos se comparan con resultados disponibles en la literatura. Se discute la relación entre la asignación de polos en el espacio de estado, con la magnitud de las fuerzas desarrolladas en el sistema de control, el amortiguamiento logrado y los tiempos necesarios para amortiguar las vibraciones del sistema estructural.