2a parte EVALUACIÓN DEL POTENCIAL EÓLICO

2a parteOBJETIVO Dar una breve descripción de los pasos a seguir para estimar el potencial eólico en sitios de interés

2a parte METODOLOGÍA PARA LA PROSPECCIÓN Y EVALUACIÓN DE SITIOS CON POTENCIAL EÓLICO Etapa I.-Obtención y análisis de datos 1.- Datos meteorológicos a) Viento en superficie b) Viento en atmósfera libre c) Registros horarios de viento 2.- Mapas topográficos de la zona de estudio Etapa II.-Investigación de Campo a) Uso potencial de suelo b) Modalidades de propiedad de la tierra c) Vías de comunicación d) Recursos naturales e) Distribución de la población f) Otros aspectos de interés

2a parte METODOLOGÍA PARA LA PROSPECCIÓN Y EVALUACIÓN DE SITIOS CON POTENCIAL EÓLICO Etapa III.-Prospección del recurso eólico en un área definida Etapa IV.-Verificación del área Etapa V.-Estudios específicos en los sitios de instalación de SCEE Etapa VI.-Estudios del comportamiento y eficiencia de SCEE

2a parte INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN 1.Anemómetros de copas 2.Anemómetros de propelas 3.Anemómetros de tubo de presión 4.Anemómetros sónicos 5.Anemómetro de hilo caliente

2a parte INVESTIGACIÓN EN CAMPO EVIDENCIA ECOLÓGICA

2a parte INVESTIGACIÓN EN CAMPO EVIDENCIA ECOLÓGICA

2a parte INVESTIGACIÓN EN CAMPO EVIDENCIA ECOLÓGICA

2a parte INVESTIGACIÓN EN CAMPO SELECCIÓN DE SITIOS DE MEDICIÓN

2a parte Mapeo de Sitios

2a parte MAPEO DE SITIOS

2a parte INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

2a parte INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN Anemómetro ultrasónicoAnemómetro triaxial tipo Gill

2a parte EXPOSICIÓN DE SENSORES Velocidad y Dirección de Viento En un terreno abierto se deberá instalar el sensor a 10 metros de altura. Terreno abierto: área donde la distancia del sensor a cualquier obstrucción es al menos diez veces la altura de dicha obstrucción. Nota: en caso de que no se pueda tener este tipo de exposición los sensores deberán ser instalados a una altura tal que no sean influenciados por las obstrucciones.

2a parte CALIBRACION DE INSTRUMENTOS DE MEDICIÓN

2a parte MEDICIÓN DEL VIENTO Velocidad Estacionaria N = Número de muestras de la velocidad del viento durante un intervalo de 10 minutos (de preferencia 600) v i = Valores medidos de la velocidad del viento, en el intervalo de 10 minutos, con una frecuencia f m = 1 Hz

2a parte MEDICIÓN DEL VIENTO Desviación Estándar Intensidad de Turbulencia

2a parte MEDICIÓN DEL VIENTO EN LA ALTURA

2a parte Escala de Beaufort No. De BeaufortNombre en tierraEquivalente en velocidad Características para la estimación 0 Calma m/s El humo se eleva verticalmente. 0 Calma m/s El humo se eleva verticalmente. 1 Ventolina m/s Se revela por el movimiento del 1 Ventolina m/s Se revela por el movimiento del humo pero no por las veletas. humo pero no por las veletas. 2 Flojito m/s El viento se percibe en el rostro, las 2 Flojito m/s El viento se percibe en el rostro, las hojas se agitan, la veleta se mueve. hojas se agitan, la veleta se mueve. 3 Flojo m/s Hojas y ramitas agitadas constante- 3 Flojo m/s Hojas y ramitas agitadas constante- mente, el viento despliega las bande- mente, el viento despliega las bande- rolas. rolas. 4 Bonancible m/s El viento levanta polvo y hojitas de 4 Bonancible m/s El viento levanta polvo y hojitas de papel, ramitas agitadas. papel, ramitas agitadas. 5 Fresquito m/s Los arbustos con hojas se balancean, 5 Fresquito m/s Los arbustos con hojas se balancean, se forman olitas con crestas en los se forman olitas con crestas en los estanques. estanques.

2a parte Escala de Beaufort (continuación) No. De BeaufortNombre en tierraEquivalente en velocidad Características para la estimación 6 Fresco m/s Las grandes ramas se agitan, los 6 Fresco m/s Las grandes ramas se agitan, los hilos telegráficos silban, el uso de hilos telegráficos silban, el uso de paraguas se hace difícil. paraguas se hace difícil. 7 Frescachón m/s Los árboles enteros se agitan, la 7 Frescachón m/s Los árboles enteros se agitan, la marcha en contra del viento es marcha en contra del viento es penosa. penosa. 8 Duro m/s El viento rompe las ramas, es impo- 8 Duro m/s El viento rompe las ramas, es impo- sible la marcha contra el viento. sible la marcha contra el viento. 9 Muy duro m/s El viento ocasiona ligeros daños en 9 Muy duro m/s El viento ocasiona ligeros daños en las viviendas (arranca cañerías, las viviendas (arranca cañerías, chimeneas y tejados. chimeneas y tejados. 10 Temporal m/s Raro en los continentes, árboles 10 Temporal m/s Raro en los continentes, árboles arrancadoS, importantes daños en arrancadoS, importantes daños en las viviendas. las viviendas. 12 Huracán 32.7 m/s 12 Huracán 32.7 m/s

2a parte INDICADORES DE LA INTENSIDAD DEL VIENTO Índice de Griggs-Putnam

2a parte INDICADORES DE LA INTENSIDAD DEL VIENTO Grado de Deformación

2a parte Ejemplo Si A=30°, B=15° y C=45° D = (30/15) + 1 = 3 Lo que indica que la velocidad media anual es de aproximadamente 5 m/s

2a parte (1) E c = Energía cinética m = Masa del aire v = Velocidad del aire Energía del Viento Energía Cinética La masa es: (3)  = Densidad del aire V = Volumen de aire A = Área transversal Si: Sustituyendo en (2) se tiene: Finalmente sustituyendo (3) en (1) se tiene: t = Tiempo (2)

2a parte Energía del Viento Ejemplo Estimar la energía cinética al nivel del mar para una velocidad del viento de 6.8 m/s promedio en 10 minutos en un área de 1 m 2 transversal al paso de éste. Respuesta: E = 0.5 (1.225 kg/m 3 ) (1 m 2 ) (6.8 m/s) 3 (0.166 h) E = Wh

2a parte Potencia del Viento Si: Entonces:

2a parte Potencia del Viento

2a parte Potencia del Viento Ejemplo Estimar la potencia al nivel del mar para una velocidad del viento de 6.8 m/s en un área de 1 m 2 transversal al paso de éste. Respuesta: P = 0.5 (1.225 kg/m 3 ) (1 m 2 ) (6.8 m/s) 3 P = W

2a parte Estimación de la Densidad del Aire Siendo: ρ sm = Densidad mensual, (kg/m³) T m = Temperatura promedio mensual, (°C) z = Altura sobre el nivel del mar, (m)

2a parte Estimación de la Densidad del Aire Ejemplo Estimar la densidad del aire en un sitio ubicado a una altitud de 1350 m y cuya temperatura media es de 22 °C. Respuesta ρ sm = e ((-1350/8435)-((22-15)/288)) ρ sm = kg/m 3

2a parte Variación de la Densidad del Aire en Función de la Altitud para diferentes Temperaturas H(m)T=10 °CT=15 °CT=20 °CT=25 °CT=30 °CT=35 °CT=40 °C

2a parte CARACTERIZACIÓN DEL VIENTO Velocidad promedio Desviación estándar N = Número de intervalos de 10 minutos en un período T V e i = Datos de la velocidad estacionaria en el período T

2a parte CARACTERIZACIÓN DEL VIENTO Energía Disponible (mediciones cada 10 minutos) Densidad de Potencia

2a parte CARACTERIZACIÓN DEL VIENTO Energía Disponible

2a parte RUGOSIDAD DE LA SUPERFICIE

2a parte VALORES DE RUGOSIDAD Tipo de TerrenoZ 0 (mm) Muy sueve; hielo o lodo0.01 Mar abierto en calma0.20 Mar picado0.50 Superficie de nieve3.00 Césped8.00 Pasto quebrado10.00 Campo preparado para cultivo30.00 Cultivo50.00 Pocos árboles Varios árboles, hileras de árboles, pocas construcciones Bosques, tierras cubiertas con árboles Suburbios Centros de ciudades con edificios altos

2a parte TERRENOS CON CAMBIO DE RUGOSIDAD Desarrollo de una capa límite al pasar el flujo de una superficie a otra de diferente rugosidad

2a parte TERRENOS CON CAMBIO DE RUGOSIDAD Siendo: δ(x) = Espesor de la capa límite interna, (m) z 0 = Rugosidad del terreno de donde viene el viento, (m) z 01 = Rugosidad del terreno a donde va el viento, (m)

2a parteEjercicio Datos: z 0 = (Césped) z 01 = (Tierra preparada para cultivo) Calcular la altura de la capa límite desarrollada al pasar el viento de una superficie de césped a una superficie de campo preparado para cultivo a 20 m de distancia: Respuesta δ(x) = (0.75 – 0.03 ln (0.030/0.008)) δ(x) = 3.87 m

2a parte PERFIL DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO V e (z r ) = Velocidad estacionaria medida a la altura z (altura de referencia) V e (z) = Velocidad estacionaria estimada a la altura z z 0 = Rugosidad del terreno

2a parte PERFIL DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO Ejemplo Estimar la velocidad a 30 m de altura si a 10 m se tienen 6.3 m/s y el terreno es de cultivo. Respuesta: z 0 = m V e (30 m) = 6.3 (ln(30/0.050)/ln(10/0.050) V e (30 m) = 7.6 m/s

2a parte PERFIL DE LA VELOCIDAD DEL VIENTO Ejemplo Calcular para el ejemplo anterior la diferencia de potencia en el viento. Respuesta: Considerando A = 1 m 2 y ρ = 1.18 kg/m 3 P (10 m) = 0.5 (1.18) (1) = W/m 2 P (30 m) = 0.5 (1.18) (1) = W/m 2

2a parte Evaluación del Potencial Energético del Viento (Ejercicio) En un determinado sitio se han observado los siguientes valores promedio en intervalos de 15 minutos de la velocidad y dirección del viento: 4.3, N 4.1, NE 4.1,NE 3.9,E 4.0,SE 5.2,N 3.8,NW 2.6,W 3.2,NW 4.8,N 3.9,NE 5.1,NW 4.2,N 3.9,E 4.1,NE 3.9,E 3.8,NW 2.6,W 4.7,SE 5.1,NE 3.4,N 2.2,E 0.5,E 4.1,N 6.2,NE 4.5,NE 5.2,N 3.6,E 7.3,E 7.6,NE 7.7,E 7.8,E 7.9,E 7.8,N 8.4,NE 8.8,SE 8.9,SE 9.1,E 9.4,E 9.8,NE 10.3,E 10.5,NE 11.2,E 11.4,SE 11.5,SE 10.8,E 11.2,NE 11.3,E Encontrar la energía del período y su potencia considerando que el sitio se encuentra ubicado a una altitud de 1240 m y su temperatura media anual es de 20.5 °C. Elaborar la rosa de los vientos para el período.

2a parte Evaluación del Potencial Energético del Viento (Ejercicio) Obtener la diferencia de potencia y energía a una altura de 30 y 60 metros de altura respecto a la estimada a 10 metros. Nota: Despreciar la diferencia de densidad entre los 10 y los 60 m de altura.