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ENERGÍA CONTENIDA EN EL VIENTO

La energía que una turbina que pude ser extraída del viento depende principalmente de estos tres factores

Antes de entrar a mas detalles se deberán entender algunas definiciones básicas, además se aclara que por simplificación todas las constantes y variables se especifican en el sistema MKS.


Estándar De Condiciones Atmosféricas Internaciones

Condiciones De Referencia Para Turbinas Eólicas o De Viento


Estas condiciones se usan como condiciones referencia para el diseño de turbinas generadoras, para condiciones extremas como terrenos muy altos y climas extremos no sirven por lo que se tendrá que calcular la densidad del aire.


Presión al nivel del mar  (p) = 760 mm Hg

Temperatura al la presión del nivel del mar (T) = 15 oC

Densidad del aire a la presión del nivel del mar = 1.225 kg/m3


Densidad De Potencia En El Viento

(Dadas las condiciones de referencia anteriores)


Densidad de potencia (P/A) en watts por área para viento fluyendo, con una temperatura de 15 OC para una densidad del aire de

1.225kg/m3

De donde:

P/A= 0.6125 (V3), donde la potencia  P está dada en watts, el area A  esta dada en m2  y la velocidad  V está dada en m/s


Energía y Potencia en El Viento

De la física se sabe que la energía cinética Ek esta dada por  1/2(mV2), donde la masa del aire m esta dada por

m = ƿAVt

Donde

ƿ = densidad del aire

A = Es la área seccional por la cual el aire pasa en un periodo de tiempo dado

Substituyendo m en la formula de la la energía cinética nos da la potencia disponible en el viento, esto es la energía que fluye a través de una área en un periodo de tiempo dado.

Ek = 1/2(ƿAVtV2)

De la física  la potencia P es igual a energía por unidad de tiempo, P= Ek/t de donde la potencia en el viento es:


Potencia en el viento

P= 1/2(ƿAVtV2)/t

P= 1/2(ƿAV3)


De esta ecuación podemos ver que la potencia contenida en el viento depende de la densidad del aire, el área por donde pasa el viento y a su velocidad. Cualquier cambio a  alguna de estas variables afectara la potencia disponible. De la ecuación de potencia se puede ver que la potencia esta en relación directa con la velocidad del viento, así que una variación pequeña de la velocidad tendrá un efecto muy grande en la potencia del viento, una consideración muy importante en el diseño y fabricación de  turbinas eólicas.


Densidad Del Aire En Función De La Presión Y La Temperatura

La densidad del aire varia con la presión y las temperatura y como la potencia contenida en el viento es una función de la densidad de este, entonces para saber la densidad del aire en diferentes condiciones se hace uso de la siguiente ecuación:

Densidad del aire:  ƿ = p/RT  

donde:

p = Presión dada en Newton/m2  o N/m2 = Pascal

R = Constante de los gases;  para la mezcla de gases en el aire es = 287.04 J/kgK

T= Grados Kelvin = 273.14 +/-  OC

Esta ecuación es muy útil para calcular la densidad del aire a diferentes alturas y temperaturas


Continua Velocidad Del Viento Con La Altura Y El Factor De Corte, haga clic aquí >

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