Abstract

La evaluación de la integridad estructural de las turbinas eólicas sometidas a terremotos es un tema poco estudiado debido en parte a la complejidad que conlleva modelar la dinámica rotacional del sistema en operación. Este estudio presenta el desarrollo de un modelo analítico de una turbina eólica de tres paletas con eje horizontal que gira a velocidad constante y es sometida a un movimiento de la base. El rotor se modela como un sistema compuesto de barras esbeltas conectadas al buje por medio de pasadores y resortes torsionales. La torre se modela por medio de tres elementos de vigas. Para evaluar la estabilidad del sistema y la extracción de los modos de vibración del sistema en operación se usó la teoría de Floquet para sistemas periódicos. Los resultados muestran que ante un terremoto los primeros dos modos de vibración de la torre en cada dirección (frontal y lateral) son los que se excitan predominantemente. Se encontró que la dirección lateral de la turbina es la más susceptible a sufrir desplazamientos mayores y a tener problemas de resonancia por carecer de suficiente amortiguamiento. Si bien la turbina en consideración resistió las cargas inducidas por los terremotos evaluados, se encontró que la parte más susceptible del sistema es la parte superior de la torre. Se encontró además que la combinación de las cargas de terremoto junto a las cargas de viento promedio controla el diseño de la sección superior de la torre en vez de las cargas de viento extremo.

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Published on 01/07/12
Accepted on 01/07/12
Submitted on 01/07/12

Volume 12, Issue 2, 2012
Licence: CC BY-NC-SA license

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