Procedimiento y aparato para medir la velocidad del viento.

Una turbina eólica (10) que comprende:

una torre (11);

una góndola (12) acoplada a dicha torre;

un buje

(13) acoplada a dicha góndola;

al menos una pala (14) acoplado a dicho buje; y

un montaje (20, 50) de sensor que comprende:

un cuerpo que comprende una primera superficie (21) y una segunda superficie (22) que presenta una vía de flujo (23) definida entre ellas; y un cable (24) que se extiende desde dicha primera superficie (21) hasta dicha segunda superficie (22), de forma que dicho cable (24) se extiende a través de dicha vía de flujo (23), comprendiendo también dicho montaje (20, 50) de sensor un sensor (25) de la temperatura acoplado a dicho cuerpo dentro de dicha vía de flujo (23), y en la que dicho montaje (20, 50) de sensor está configurado para determinar la velocidad del viento cuando se suministra una corriente sustancialmente constante en dicho cable (24) o cuando una tensión sustancialmente constante se aplica a través de dicho cable (24) y cuando el aire fluye a través de dicha vía de flujo (23), y en la que la vía de flujo (23) presenta una forma que facilita la reducción de un componente vertical de un flujo de aire entrante, de forma que sustancialmente solo un componente horizontal del flujo de aire es detectado por el montaje (20, 50) de sensor

Tipo: Patente Europea. Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: E10165666.

Solicitante: GENERAL ELECTRIC COMPANY.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: 1 RIVER ROAD SCHENECTADY, NY 12345 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: SANTOS,PEDRO ARSUAGA.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • SECCION G — FISICA > METROLOGIA; ENSAYOS > MEDIDA DE VELOCIDADES LINEALES O ANGULARES, DE LA... > Medida de la velocidad de los fluidos, p. ej. de... > G01P5/12 (utilizando la variación de la resistencia de un conductor calentado)

PDF original: ES-2456870_T3.pdf

 

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Fragmento de la descripción:

Procedimiento y aparato para medir la velocidad del viento La presente solicitud se refiere, en general, a turbinas eólicas y, más concretamente, a un procedimiento y a un aparato para medir la velocidad del viento.

Las turbinas eólicas típicamente incluyen una pluralidad de palas que son utilizadas para convertir la energía cinética procedente del viento entrante en energía mecánica para su uso en la producción de energía eléctrica. Para potenciar al máximo el funcionamiento de las turbinas eólicas, a menudo es de utilidad o es necesario determinar una velocidad del viento entrante.

De acuerdo con ello, al menos algunas turbinas eólicas conocidas están equipadas con anemoscopios o a base de cazoletas que miden la velocidad del viento y una dirección del viento. Los anemómetros conocidos utilizan una pluralidad de dispositivos, como por ejemplo unos hemisferios huecos, que están acoplados de forma rotatoria alrededor de un vástago vertical. Cuando se expone al viento, la pluralidad de dispositivos rota alrededor del vástago y un dispositivo eléctrico determina la velocidad rotacional de los dispositivos y calcula la velocidad del viento. El anemómetro puede también ser utilizado en combinación con una válvula separada que determina la dirección del viento. De acuerdo con ello, debido a que los anemoscopios utilizan componentes rotatorios, pueden ser susceptibles de fallo mecánico. Así mismo, debido a que dichos componentes deben quedar expuestos a los elementos para funcionar de manera eficaz, pueden ser susceptibles de congelación. Así mismo, los anemoscopios deben ser insertados dentro de un túnel del viento para su calibración.

Otras turbinas eólicas conocidas pueden utilizar anemómetros ultrasónicos para medir la velocidad y la dirección del viento. Los anemómetros ultrasónicos conocidos utilizan una pluralidad de transductores que envían impulsos ultrasónicos desde diferentes direcciones. Cuando quedan expuestos al viento, los impulsos ultrasónicos que se desplazan contra el flujo del viento se aceleran. Un dispositivo eléctrico determina una diferencia en tiempo de tránsito para los impulsos enviados en diferentes direcciones, y calcula la velocidad y dirección del viento. Un inconveniente de la utilización de los anemómetros ultrasónicos es que son muy costosos. Así mismo, los anemómetros ultrasónicos pueden verse negativamente afectados por otros gases y partículas contenidos en el flujo eólico.

El documento US 2004/0040386 analiza un anemómetro de hilo electrocalentado Kelvin.

El documento DE 10246593 se refiere a un dispositivo de medición del viento que utiliza un sensor de película caliente.

El documento EP 2 048 507 analiza un sistema de sensor de turbina eólica montado en un brazo retraíble.

Diversos aspectos y formas de realización de la presente invención, sin embargo, se definen por las reivindicaciones adjuntas.

A continuación se describirán diversos aspectos y formas de realización de la presente invención en conexión con los dibujos que se acompañan, en los que:

La Figura 1 es una vista lateral de una turbina eólica ejemplar.

La Figura 2 es una vista en sección transversal de un montaje de sensor ejemplar que puede ser utilizado con la turbina eólica mostrada en la Figura 1.

La Figura 3 es una vista en sección transversal de una forma de realización alternativa de un montaje de sensor, que incluye una porción de cola y una porción de pie, que puede ser utilizado con a turbina eólica mostrada en la Figura 1.

La Figura 4 es una vista en perspectiva de una porción de un perfil aerodinámico ejemplar que puede ser utilizado con la turbina eólica mostrada en la Figura 1 y que ilustra una primera posición de montaje.

La Figura 5 es una vista en sección transversal del perfil aerodinámico mostrado en la Figura 4 y que ilustra una segunda porción de montaje.

La Figura 1 ilustra una turbina eólica 10. En la forma de realización ejemplar, la turbina eólica 10 incluye una torre 11, una góndola 12 que está acoplada a la torre 11, un buje 13 que está acoplado a la góndola 12, y al menos una pala 14 que está acoplada al buje 13. La torre 11 proporciona soporta para la góndola 12, el buje 13 y la pala 14. La torre 11 puede presentar una altura y una construcción conocidas en la técnica.

La góndola 12 está acoplada a la torre 11. La góndola 12 típicamente aloja unos componentes (no mostrados) para su uso en la energía rotacional de transformación de la pala 14 en electricidad. La góndola 12 puede presentar una construcción conocida en la técnica. El buje 13 está acoplado a la góndola 12. El buje 13 proporciona un alojamiento rotatorio para al menos una pala 14. El buje 13 puede estar construido según se conoce en la técnica.

Al menos una pala 14 está acoplada al buje 13. En la forma de realización ejemplar, tres palas 14 están acopladas al buje 13. Las palas 14 pueden ser rotadas alrededor de un eje geométrico de línea central de rotación cuando el viento incide sobre las palas 14. En la forma de realización ejemplar, cada pala 14 está orientada de forma perpendicular al suelo, y cada pala 14 rota a través de sustancialmente el mismo plano de rotación. Cada pala 14 puede estar construida según técnica conocida.

Durante su funcionamiento, cuando el viento golpea las palas 14, las palas 14 son rotadas alrededor del buje 13, y la energía cinética del viento es transformada en energía rotacional por las palas 14. Más en concreto, la rotación de las palas 14 hace rotar una caja de engranajes (no mostrada) situada dentro de la góndola 12. La caja de engranajes está acoplada a un generador (no mostrado) , situado dentro de la góndola 12 el cual genera electricidad. En una forma de realización alternativa, la turbina eólica 10 no incluye una caja de engranajes, sino que, por el contrario, la electricidad es transmitida por medio de un montaje de cable (no mostrado) que se extiende a través de la torre 11. El montaje de cable suministra la electricidad a una central eléctrica o a otro destino.

La Figura 2 ilustra un montaje 20 de sensor ejemplar que puede ser utilizado con la turbina eólica 10 (mostrada en la Figura 1) . En la forma de realización ejemplar, el montaje 20 de sensor incluye una primera superficie 21, una segunda superficie 22 y una vía de flujo 23 definida entre ellas. En la forma de realización ejemplar, la primera superficie 21 y la segunda superficie 22 forman unas mitades sustancialmente complementarias de un cuerpo sustancialmente anular. En una forma de realización alternativa, la primera superficie 21 es anular y forma un perímetro de la vía de flujo 23. En dicha forma de realización, la vía de flujo 23 se define anularmente por dentro del perímetro formado por la primera superficie 21, y el montaje 20 de sensor no incluye la segunda superficie 22. En la forma de realización ejemplar, el montaje de sensor incluye también un cable 24 de resistencia conocida que está acoplado a la primera superficie 21 y a la segunda superficie 22, de forma que el cable 24 se extienda, al menos parcialmente, a través de la vía de flujo 23. En la forma de realización ejemplar, el montaje 20 de sensor incluye también un sensor 25 de la temperatura que está acoplado o bien a la primera superficie 21 y / o a la segunda superficie 22, corriente arriba del cable 24. El experto en la materia apreciará que la resistencia del cable 24 depende, al menos parcialmente, de una temperatura del cable 24. De acuerdo con ello, según se utiliza en la presente memoria, el término “resistencia conocida” se refiere a la resistencia del cable 24 a una temperatura de calibración predeterminada. El experto en la materia apreciará que, así mismo, el montaje... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Una turbina eólica (10) que comprende:

una torre (11) ;

una góndola (12) acoplada a dicha torre;

un buje (13) acoplada a dicha góndola;

al menos una pala (14) acoplado a dicho buje; y

un montaje (20, 50) de sensor que comprende:

un cuerpo que comprende una primera superficie (21) y una segunda superficie (22) que presenta una vía de flujo (23) definida entre ellas; y un cable (24) que se extiende desde dicha primera 10 superficie (21) hasta dicha segunda superficie (22) , de forma que dicho cable (24) se extiende a través de dicha vía de flujo (23) , comprendiendo también dicho montaje (20, 50) de sensor un sensor (25) de la temperatura acoplado a dicho cuerpo dentro de dicha vía de flujo (23) , y en la que dicho montaje (20, 50) de sensor está configurado para determinar la velocidad del viento cuando se suministra una corriente sustancialmente constante en dicho cable (24) o cuando una tensión sustancialmente constante se aplica a través de dicho cable (24) y cuando el aire fluye a través de dicha vía de flujo (23) , y en la que la vía de flujo (23) presenta una forma que facilita la reducción de un componente vertical de un flujo de aire entrante, de forma que sustancialmente solo un componente horizontal del flujo de aire es detectado por el montaje (20, 50) de sensor.

2. Una turbina eólica (10) de acuerdo con la Reivindicación 1, en la que dicho cuerpo comprende también una porción (56) de cola acoplada a al menos una superficie (21, 22) , facilitando dicha porción de cola la orientación de dicho cuerpo con respecto al aire que fluye hacia dicho montaje (20, 50) de sensor.

3. Una turbina eólica (10) de acuerdo con cualquier Reivindicación precedente, en la que dicho cuerpo comprende también una porción (57) de pie que acopla de forma rotatoria dicho montaje (20, 50) de sensor alrededor de un eje geométrico de rotación.

4. Una turbina eólica (10) de acuerdo con la Reivindicación 3, en la que dicha porción (57) de pie está acoplada de forma rotatoria a un árbol (58) .

5. Una turbina eólica (10) de acuerdo con cualquier Reivindicación precedente, en la que dicha vía de flujo (23) presenta una forma sustancialmente cilíndrica que facilita la reducción de un componente fuera del eje del flujo de aire que lo atraviesa.