Estudio sobre la mejora de medidas del anemómetro de cazoletas

Resumen

El anemómetro de cazoletas, sensor de medida de la velocidad del viento inventado por T.R. Robinson en el siglo XIX, sigue siendo a día de hoy el anemómetro más popular dentro de los sectores de la energía eólica y de la meteorología. A pesar de los grandes avances que se han logrado gracias a las nuevas tecnologías como anemometría sónica, LIDAR y/o SODAR, el anemómetro de cazoletas sigue siendo el sensor de velocidad del viento más demandado gracias a su equilibrio entre precisión, fiabilidad, resistencia y coste (incluyéndose en este, los costes asociados a la calibración del instrumento); y en general, proporciona mediciones de la velocidad del viento suficientemente precisas dentro del rango de velocidades del viento más interesantes dentro del sector de la energía eólica. Dejando a un lado una serie de problemas que los anemómetros de cazoletas pueden presentar en condiciones de viento con un elevado nivel de turbulencia, como por ejemplo la sobreestimación de la velocidad medida [1,2], es posible afirmar que un anemómetro calibrado de forma correcta, proporciona una medida precisa de la velocidad del viento (esto es, de su componente horizontal). Estas mediciones de la velocidad del viento son de gran relevancia en la industria energética, ya que la energía eólica es proporcional a la tercera potencia de la velocidad del viento [3,4], afectando directamente a la capacidad de los generadores eólicos en la producción de energía eléctrica. El presente trabajo es un nuevo aporte a las líneas de investigación que se están llevando a cabo en el laboratorio de calibración LAC-IDR/UPM del Instituto IDR/UPM, relativas a las actuaciones que presentan los anemómetros de cazoletas. Estas tareas de investigación se centran en: • el estudio de los errores y el comportamiento de la señal de salida que los sistemas generadores de la señal de salida de los anemómetros de cazoletas registran en función de diversos agentes externos que puedan influir en la misma, así como su posible efecto sobre la medición de las velocidades de viento, y • el estudio del posible uso de estos dispositivos a gran altitud, concretamente en misiones de globos aerostáticos, siendo los trabajos de investigación llevados a cabo y englobados en los dos bloques anteriormente expuestos, los siguientes: o Realización, estudio y comparativa de grandes series de calibraciones de anemómetros comerciales. o Estudio del efecto sobre las actuaciones de la densidad del aire y el envejecimiento de los componentes del sistema opto-electrónico. o Desarrollo y empleo del análisis de Fourier para el estudio de las aceleraciones del rotor y predecir el estado del mismo. o Estudio del efecto de las aceleraciones del rotor de un anemómetro en el proceso de calibración. o Estudio y análisis de las actuaciones del anemómetro de cazoletas en función de la aerodinámica de las cazoletas Tras la consecución de dichos estudios de investigación, se ha visto la necesidad de analizar más en profundidad la señal de salida de los anemómetros de cazoletas para la obtención de una mayor compresión de las actuaciones de los mismos, así como los errores inherentes que los sistemas generadores de onda cuadrada puedan tener.