valores de dirección de procedencia del viento frente al tiempo

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La rosa de vientos

Para medir la dirección del viento se emplean veletas


Para medir la dirección del viento se emplean veletas, que simplemente nos indican la dirección de procedencia del viento para un intervalo de tiempo determinado (normalmente 10 min).

Si representamos los valores de dirección de procedencia del viento frente al tiempo, la gráfica que se obtiene tiene este aspecto:

valores de dirección de procedencia del viento frente al tiempo

Puede observarse que el rango de valores de dirección va de 0 a 359 grados (como era de esperar). Cuando la veleta marca 0º corresponde con la dirección Norte; 90º Este, 180º Sur y 270º Oeste, siguiendo siempre un sentido horario.

Otra manera más útil de representar la frecuencia direccional del viento es mediante un diagrama polar en vez de cartesiano, lo que comúnmente se conoce como rosa de vientos de frecuencia.

rosa de vientos de frecuencia

 

En este ejemplo se puede observar como la dirección de procedencia del viento es predominantemente Norte.

¿Viene determinado el diseño de un parque eólico por la dirección predominante en la rosa de frecuencias?

La respuesta es NO.

Para poder diseñar un parque eólico, es necesario saber cuál es la dirección predominante del viento en términos de energía, no de frecuencia. Es decir, necesitamos saber cuál es la dirección del viento desde la cual éste sopla con gran energía. No sirve de nada tener en cuenta una dirección de viento muy frecuente, si no trae viento fuerte.

 

¿Cómo saber si el viento contiene mayor o menor energía?

El contenido energético del viento está directamente relacionado con la velocidad, tal y como se explica en Cuantificación del potencial eólico y límite de Betz.

De la misma manera que la veleta mide la dirección del viento, el anemómetro mide la velocidad a lo largo del tiempo, y por tanto también podemos representar mediante un diagrama polar la denominada rosa de vientos de velocidad media.

 

rosa de vientos de velocidad media

 

En este ejemplo se observa que la velocidad media del viento es alta en las direcciones Norte-Noreste, Este y Sur-Sureste, independientemente de que sea frecuente o no el hecho de que el viento sople desde esas direcciones.

 

¿Cómo se obtiene la rosa de vientos de energía?

La rosa de viento que nos interesa es la de energía, que es una combinación de ambas rosas de frecuencia y de velocidad media.

Nos interesa una dirección de viento frecuente, pero con alta velocidad. De nada sirve una dirección muy frecuente con velocidad de viento baja, o una velocidad muy alta en una dirección muy poco frecuente.

Siguiendo con los ejemplos anteriores, obtenemos la rosa de vientos de energía:

rosa de vientos de energía

En este ejemplo se observa que la dirección energética predominante es la Norte.

La forma de las rosas de energía suelen ser parecidas, aunque más pronunciadas, a las rosas de frecuencias. Esto se debe a que normalmente las direcciones frecuentes suelen tener velocidades medias también altas.

Conclusión

La dirección predominante que marcará el diseño del parque eólico es la definida por la rosa de vientos de energía.

 

¿Que programa utilizo para el calculo y diseño?

Para representar las rosas de viento, al ser gráficas de frecuencia cualquier hoja de cálculo tipo Excel te puede servir sin problemas. A mi personalmente me gusta mucho el Windographer de Mistaya, que es un software canadiense que automáticamente representa todos los datos de viento de manera cómoda (entre otras muchas funciones).

En cuanto al diseño, si te refieres al diseño del parque eólico, se emplean software con base cartográfica tipo Autocad, MapInfo o ArcGis para la ubicación de los aeros, de manera que puedas medir distancias y a la vez tener en cuenta la topografía del lugar.

Para cálculo de producción energética, sin entrar en muchos detalles, se emplea el programa WASP de Risö en el 95% de los casos, salvo que el emplazamiento sea muy complejo y haya que usar CFDs para el cálculo. En ese caso se emplearían software como Windsim o Meteodyn, que son más completos (y que tienen un precio considerable).

 

Calculo de la Energia

Para el calculo de la energia ,además de la frecuencia y de la velocidad necesitas la densidad del aire, veo que no hay una rosa que mida la densidad de este, ¿eso quiere decir que la densidad siempre es la misma dependiendo de la direccion? Si hubiese un obstaculo geografico cerca del posible parque, ¿no influiria en que la densidad de este fuese distinta dependiendo de la direccion , o solo influiria en la velocidad?

Existen termómetros que miden la temperatura, y se puede asociar la temperatura del aire medida cada diez minutos a la dirección de la que proviene. El caso es que la manera en que la densidad influye en el cálculo de la producción de energía del parque, viene a través de la curva de potencia del aerogenerador. Si quisiéramos hacer un cálculo super detallado habría que generar una curva de potencia de aerogenerador para cada densidad del aire estimada cada 10 minutos. Sería la manera más correcta de hacerlo, pero en la actualidad, se emplea una curva de potencia a una densidad del aire anual media. De esta manera se compensa la variación de temperatura entre el día y la noche, y entre verano e invierno.

En cuanto al obstáculo, afecta al diseño del parque obviamente. Dependiendo del tamaño, ubicación y porosidad, afecta a la producción del parque. El programa WASP incluye un modelo denominado PARK que ayuda a simular la presencia de obstáculos. Como norma general, si hay obstáculos, mal asunto.

 

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