Dimensionamiento de La Torre de Un Aerogenerador-NICOLAS PIESCIOROVSKY

8/18/2019 Dimensionamiento de La Torre de Un Aerogenerador-NICOLAS PIESCIOROVSKY

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Universidad tecnológica nacional

Práctica profesional supervisada (PPS)

Alumno: Nicolás Lionel Piesciorovsky

Legajo: 05-20020-3

Carrera: Ingeniería Mecánica-Facultad Regional La Plata FRLP!

Año: 20"#

Responsable del trabajo práctico: Ing$ Ro%erto &enini

Tema: di'ensiona'iento de la torre de un aerogenerador


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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL-FACULTAD REGIONAL LA PLATAPráctica profesiona s!per"isa#a- #i$ensiona$iento #e a torre #e !n aero%enera#or------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

(ndice

"$ )%*etivos2$ +atos de dise,o3$ lcances del .royecto#$ Nor'ativa utili/ada5$ conguraci1n de la torre

$ calculo de la altura de la torre $ Material de la torre 4$ Mo'ento ector 6$ 7ensi1n 'á8i'a "0$ Pandeo ""$ 9i%raciones

"2$ Peso de la torre 13. :onclusi1n "#$ +eter'inaci1n y dis.osici1n de los tornillos en las %ridas "5$ ;oldaduras en la torre y %ridas "$ +eter'inaci1n de los tra'os de la torre "$ 9ericaci1n .or el '


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#$ Nor'ativa utili/ada

• Regla'ento :IR;): "02-2005 Regla'ento rgentino de cci1n del 9iento so%relas :onstrucciones!

• Nor'a ;7M 52

• Regla'ento :IR;): 30"-"64# Proyecto@ cálculo y e*ecuci1n de estructuras deacero .ara edicios!

• Regla'ento :irsoc 30- estructuras de acero .ara antenas

• Nor'a +IN 63"

• Nor'a +IN 63#

• Reco'endaci1n :irsoc 303 - estructuras livianas de acero

• Regla'ento :irsoc 30# - estructuras de acero soldadas

• Nor'a >; +"$"G+"$" MD20"0

• ;ecci1n IH del c1digo de calderas y reci.ientes a .resi1n de la ;M?

5$ :onguraci1n de la torre

La torre es de conguraci1n cilíndrica en toda su altura .orAue el .roceso de=a%ricaci1n resulta 'ucBo 'ás sencillo y 'enos costoso Aue cuando es deconguraci1n troncoc1nica aunAue esta tenga 'enor .eso$ de'ás de ser 'enoscostoso@ los tie'.os de =a%ricaci1n se reducen considera%le'ente .ara las torrescilíndricas$La torre es un ele'ento cilíndrico de acero estructural soldado dividido en 3 .artes$La 7orre se encuentra anclada a la =undaci1n 'ediante un anillo de .ernos$ ;o%re latorre se a.oya la g1ndola Aue .osee los eAui.os 'ecánicos y el


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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL-FACULTAD REGIONAL LA PLATAPráctica profesiona s!per"isa#a- #i$ensiona$iento #e a torre #e !n aero%enera#or------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------;e necesita una .otencia de "450 E .ara ali'entar el siste'a@ .or lo Aue segnlas curvas de la e'.resa CM?; usando un generador CM?; C""#- 2$0 ME senecesita una velocidad del viento de "0@5 'tsGseg! .ara alcan/ar esa .otencia$ La e'.resa CM?; o=rece una altura de torre de 40@63 y "25 'ts .ara elgenerador CM?; C""#- 2$0 ME$

Por lo tanto el cálculo de la altura de la torre usando la ecuaci1n .ara la variaci1ndel viento con la altura o%tenida del ane8o2 del regla'ento :IR;): "02-2005 esD

( )10 Z z V V α

=

( )10 Z

V z V

α

=

( )10 Z V z Ln Ln

V α

= ÷

---------------------------------------------------------------------------------------------------------A!$no& Piescioro"s'() Nicoás LioneLe%a*o N+& ,-.,,.,-/

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( )10

Z V LnV z Ln

α

÷ =

( )10

Z V LnV

z Lne eα

÷

=

10

z V LnV

z e α ÷

=

9elocidad 'edia anual del viento

La velocidad 'edia anual del viento .ara &aBía &lanca se to'an de un 'a.a e1licocreado .or el organis'o gu%erna'ental :entro Regional de ?nergía ?1lica :[email protected] del Ministerio de Planicaci1n@ Inversi1n Pu%lica y ;ervicios de laNaci1n rgentina$ ?n el 'a.a a.arecen las velocidades 'edias .ara todo el .aísto'adas a una altura de 50 'etros so%re el nivel del suelo$


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?8.osici1n del terreno

La e8.osici1n ree*a las características de las irregularidades de la su.ercie delterreno .ara el cual se va a construir la estructura$ ;e de%en tener en cuenta las

variaciones en la rugosidad su.ercial del terreno Aue se generan a .artir de lato.ogra=ía natural y de la vegetaci1n@ así co'o de las construcciones e8istentes$

;egn el regla'ento :IR;): "02-2005 se to'a una e8.osici1n : Aue incluyeterrenos a%iertos con o%strucciones dis.ersas con alturas general'ente 'enores a"0 'etros$ ?sta categoría incluye ca'.o a%ierto .lano y terrenos agrícolas$La rugosidad del terreno en &aBía &lanca es una /ona rustica@ ale*ada de la ciudad@con grandes e8tensiones de ca'.o alrededor@ sin .resencias de edicios@ .ero

ta'.oco tan cercana al 'ar o la costa$ ;e trata de un terreno árido@ con .eAue,asondulaciones del terreno$

+atosD

( )8,5 mtsV seg = -velocidad .ro'edio del viento en &aBía &lanca-

0,105α = -e8.onente .ara la ley .otencial de la velocidad 'edia Boraria delviento-

10,65 z mtsV

seg =

-velocidad necesaria .ara alcan/ar la .otencia deseada-

Por lo tanto la altura del %u*e de la torre esD


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[ ]86 z mts=

?sta es la altura necesaria de la torre .ara alcan/ar la .otencia deseada$ ?s unaaltura adecuada .ara una torre@ dentro de los lí'ites de altura co'n'enteconstruidos .or las e'.resas dedicadas a la generaci1n e1lica$;e selecciona una altura de 63 'ts .or ser la 'ás cercana y su.erior a la alturacalculada$

Las .rinci.ales características del aerogenerador segn datos del =a%ricante sonD

$ Materialde la torre

?n cuanto a 'ateriales se reere@ el acero y el Bor'ig1n son los .rinci.alesco'.onentes de torres$ :o'o el acero tiene un .eso 'ucBo 'enor Aue elBor'ig1n@ se %uscará de entre los aceros@ aAuel Aue tenga 'e*ores .ro.iedades$

;egn la nor'a ;7M se Ba encontrado un acero aleado .ara a.licacionesestructurales 'uy reco'enda%les@ usadas .or e'.resas co'o CM?; en ?s.a,a@ y .or IMP;@ NRC Patagonia o IN9P en rgentina.

ceroD ;7M 52@ Cr 55

7ensi1n de uenciaD 340 MPa

[ ] [ ]0, 75. 285 285.000.000adm fluencia MPa Paσ σ = = =---------------------------------------------------------------------------------------------------------A!$no& Piescioro"s'() Nicoás LioneLe%a*o N+& ,-.,,.,-/

Posici1n a %arlovento

Regulaci1n de Potencia .or .aso varia%leLongitud de cada as.a 5 '9elocidad de rotaci1n "6 r.' la%eo "3JPeso de cada as.a $4 7n$ 7otal 3 as.as K

20$# 7n!Peso Rotor sin as.as! ""$ 7n9elocidad del 9iento a .otenciano'inal

"0@5 'Gs

'á8i'a .otencia alcan/ada "@45 M>

Peso de la Nucelle 55 7n ltura de la torre 63 'ts+i'ensiones de la Nucelle lturaD 5@# 'ts

LargoD "0@# 'ts ncBoD 3@5 'ts

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4$ Mo'ento ector

+e%ido a la ti.ología de la estructura en estudio@ sin duda la carga de 'ayor

relevancia la constituye el 9iento@ de%ido tanto a Aue esta carga se encuentra .resente casi en todo 'o'ento@ .or la altura del erogenerador@ así co'o .or lagran su.ercie e8.uesta a las .resiones del viento$La carga del viento va a .roducir un 'o'ento so%re la torre varia%le con la altura$;i se divide la torre en .eAue,os incre'entos de altura se .uede calcular el'o'ento ector en cada uno de ellos 'ediante una integral sencilla$ &ásica'ente@se integra la =uer/a Aue e*erce el viento en la .arte de estructura Aue Aueda .orenci'a del .unto estudiado@ 'ulti.licado .or esta distancia$ ?sto es .orAue esta .arte su.erior sí e*erce 'o'ento so%re el .unto elegido@ en ca'%io@ la .arte AueAueda .or de%a*o no$ L1gica'ente el 'o'ento 'á8i'o estará en el

e'.otra'iento@ .uesto Aue la .arte deestructura Aue Aueda .or enci'a de


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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL-FACULTAD REGIONAL LA PLATAPráctica profesiona s!per"isa#a- #i$ensiona$iento #e a torre #e !n aero%enera#or------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------:on esta e8.resi1n se .uede Ballar el 'o'ento ector en cualAuier .unto de latorre@ sustituyendo / .or la altura del .unto Aue se desee$ Lo Aue interesa en estecaso es Ballar el 'o'ento 'á8i'o Aue@ co'o ya se Ba se,alado anterior'ente@está en el e'.otra'iento@ es decir en / K 0.


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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL-FACULTAD REGIONAL LA PLATAPráctica profesiona s!per"isa#a- #i$ensiona$iento #e a torre #e !n aero%enera#or------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+atos:

31, 22aire Kg

mts ρ =

-densidad del aire a la altura del %u*e 63 'etros!-

0v ( )55 mts seg -velocidad de rá=aga calculada segn el regla'ento :IR;): "02-

L= 86 (mts) -altura de la torre-

α =0,105

"omentomá#imo$% # m&

Radio de la torre$mts&

'spesor$mm& 1()* + +(+* +(* +()* 3 3(+*1*-*,

3.*/.// 00.,)/.// 0/.*/.// **.,//.// ,.,/./ .11/./ )1.+/./)


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0 + 1 , /

6$ 7ensi1n 'á8i'a

:on el 'o'ento 'á8i'o se .ueden Bacer las .ri'eras co'.ro%aciones de laestructura$ +e esta 'anera se Ba de vericar Aue la tensi1n 'á8i'a su=rida nosu.ere la tensi1n ad'isi%le del 'aterial$ Para Ballar esta tensi1n 'á8i'a see'.leará la ecuaci1n de NavierD

max F

p c

M P

W A

σ = +

F M ='o'ento ector 'á8i'o en la %ase de la torre

maxσ =tensi1n 'á8i'a su=rida .or la estructura en la %ase de la torre

es=uer/o a8il .c P M g =

;e tiene en cuenta el .eso de la g1ndola@ el rotor@ las as.as y la torre!

2 'odulo resistente .olar de la secci1n circularD ( )4 4

16 p

D d W

D

π −=

;e to'a el 'odulo resistente .olar .orAue es res.ecto el e*e / de la torre@ .er.endicular a 8 e y!

c A área cortante de la secci1n circularD ( )2 2

2 1c A R Rπ = −?l área cortante es =unci1n del radio e8terior y del radio interior de la torre!

:oeciente de seguridad

?n todo dise,o de%e Ba%er un 'argen de seguridad .ara evitar en lo 'ayor .osi%lela ca%ida del error$ ?l resultado tendrá Aue ser 'enor Aue la tensi1n ad'isi%le del'aterial 'ulti.licado .or un valor de seguridad .ara Aue la estructura cu'.la conlos reAuisitos en cuanto a tensi1n se reere$


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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL-FACULTAD REGIONAL LA PLATAPráctica profesiona s!per"isa#a- #i$ensiona$iento #e a torre #e !n aero%enera#or------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------;e utili/1 el ca.itulo # del regla'ento :IR;): 30"-"64# Proyecto@ calculo ye*ecuci1n de estructuras de acero .ara edicios! .ara el calculo del coeciente deseguridad$

;e to'ará un recaudo constructivo de clase I Aue es el 'ás e8igente$ La clase .ordestino será la :@ .ara torres en /onas des.o%ladas$ un caso de carga P-; ya AueBay una su.er.osici1n de acciones co'o son la acci1n del viento y la originada .or

'aAuinas en la g1ndola$Por lo tanto el coeciente ado.tado será "@25$

[ ] [ ]max 228 228.000.0001,25

adm MPa Paσ

σ < = =

maxσ = tensi1n 'á8i'a su=rida .or la estructura

adm

σ =tensi1n ad'isi%le del 'aterial

Mediante una .lanilla de calculo ?8cel se reali/an los .rocedi'ientoscorres.ondientes .ara vericar la tensi1n 'á8i'a en la %ase de la torre

Tensin"á#ima

$a&

Radio de la torre

'spesor

1()* + +(+* +(* +()* 3 3(+*


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http://numerosromanos.babuo.com/I-numero-romanohttp://numerosromanos.babuo.com/I-numero-romano


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$mm&1* 1.706.391.641 950.524.133 843.930.258 758.845.591 689.356.555 631.535.320 582.670.862+, 1.285.451.445 715.730.015 635.220.232 571.003.904 518.589.596 474.997.693 438.173.697+*

1.032.908.631 574.862.781 510.000.755 458.303.702 416.133.072 381.077.963 351.477.6643, 864.564.584 480.959.016 426.526.570 383.174.254 347.831.774 318.467.186 293.682.2013* 744.334.182 413.891.545 366.906.852 329.513.820 299.047.755 273.747.245 252.401.3540, 654.174.865 363.596.779 322.196.191 289.271.527 262.462.041 240.209.081 221.442.1450* 584.062.988 324.483.835 287.424.913 257.974.670 234.008.537 214.125.439 197.364.031*, 527.984.364 293.198.184 259.611.213 232.939.625 211.247.585 193.259.966 178.102.686

7eniendo en cuenta los valores constantes y varia%les de la ecuaci1n de Navier sellega a la conclusi1n de Aue los valores en a'arillo son los valores a.tos de tensi1n'á8i'a segn la ecuaci1n de Navier Aue no su.era la tensi1n ad'isi%le'ulti.licada .or el coeciente de seguridad$ ?sos son los valores Aue si .ueden serado.tados .ara la construcci1n de la torre$

"0$ Pandeo

?l .andeo es la .osi%ilidad de rotura de la torre .or e8i1n lateral$?n las .ie/as so'etidas a co'.resi1n centrada se a.lica el deno'inado .rocedi'iento E@ .rescri.to .or el regla'ento ale'án de construcciones 'etálicas@'uy usado .or su sencille/D

. c

! "

Aσ σ = ≤

σ = tensi1n e=ectiva de .andeo su=rida .or la estructura

7ensi1n ad'isi%le de co'.resi1nD

[ ]2281, 25

admu MPa

σ σ = =

;e usa la 'is'a tensi1n ad'isi%le y el 'is'o coeciente de seguridad Aue en elcaso de la a.licaci1n de la tensi1n 'á8i'a de la =or'ula de Navier!

N= es=uer/o nor'al .onderado de co'.resi1n .c

" M g =


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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL-FACULTAD REGIONAL LA PLATAPráctica profesiona s!per"isa#a- #i$ensiona$iento #e a torre #e !n aero%enera#or------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------;e tiene en cuenta la 'asa de la g1ndola@ el rotor y las .alas@ y se to'a todo ese .eso concentrado en el centro de la cs.ide de la torre!

c A =área cortante de la torre ( )2 2

2 1c A R Rπ = −

! =coeciente de .andeo de la .ie/a deter'inada segn el ti.o de acero y la

ecuaci1nD # l

iλ =

?s%elte/ 'ecánica

# l i

λ =

# l =longitud de .andeo en dicBo .lano

i = radio de giro de la secci1n %ruta de la .ie/a res.ecto al e*e de inerciaconsiderado

c

$ i

A=

+ondeD

?l 'o'ento de inercia es:( )4 4

64

D d $

π −=

?l 'o'ento de inercia es igual .ara cualAuier e*e .or ser la secci1n circular$ ;iBu%iera otra secci1n Aue no sea la circular se to'a el 'o'ento de inercia 'íni'o .ara o%tener un radio de giro 'íni'o!

?l área cortante esD ( )2 22 1c A R Rπ = −


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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL-FACULTAD REGIONAL LA PLATAPráctica profesiona s!per"isa#a- #i$ensiona$iento #e a torre #e !n aero%enera#or------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------l au'entar la secci1n de la torre@ 'enor es el radio de giro y 'enor es la es%elte/@teniendo un coeciente de .andeo 'enor@ siendo 'enor la tensi1n de .andeo y 'asresistente la torre a la co'.resi1n .or el .eso de la g1ndola!

Longitud de .andeo l k

;e lla'a longitud de .andeo de una .ie/a so'etida a un es=uer/o nor'al deco'.resi1n a la longitud de otra .ie/a ideal@ recta .ris'ática@ %iarticulada ycargada en sus e8tre'os@ tal Aue tenga la 'is'a carga crítica Aue la .ie/a realconsiderada$ La longitud de .andeo viene dada .orD

.# l Lβ =

Llongitud real de la .ie/a

β =coeciente de es%elte/

?l coeciente de es%elte/ .uede to'ar los siguientes valoresD

1β =

Pie/a %iarticulada en la Aue cada secci1n e8tre'a tiene i'.edido el corri'iento desu %aricentro con co'.onente nor'al a la directri/@ .ero no la giro sin ro/a'ientode dicBa secci1n alrededor de cualAuier recta de ella Aue .ase .or su %aricentro

0,5β =

Pie/a %ie'.otrada@ sin .osi%ilidad de corri'iento relativo de los e8tre'os endirecci1n nor'al ala directri/

0,7β =

Pie/a e'.otrada en un e8tre'o y articulada en el otro@ sin .osi%ilidad de un

corri'iento relativo de estos@ en direcci1n nor'al a la directri/


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1β =

Pie/a %ie'.otrada@ con .osi%ilidad de un corri'iento relativo de los e8tre'os endirecci1n nor'al a la directri/

2β =

Pie/a e'.otrada en un e8tre'o y li%re en el otro

?n el caso de las torres de aerogeneradores es la .ie/a e'.otrada en un e8tre'o yli%re en el otro@ .or los Aue el coeciente de es%elte/ usado es 2β =

La ecuaci1n de la es%elte/ 'ecánica AuedaD

.#

z z

c

l L

i $

A

β λ = =

'sbelte4mecánica λ

Radio de la torre $mts&

'spesor

$mm& 1()* + +(+* +(* +()* 3 3(+*1* 186,812727 174,653719 164,596511 156,09792 148,792943 142,426024 136,812185+, 187,07978 174,872164 164,779492 156,254093 148,928268 142,54476 136,917464

+* 187,347205 175,090877 164,962673 156,410418 149,063714 142,663593 137,0228243, 187,615002 175,309856 165,146052 156,566897 149,199281 142,782524 137,128262---------------------------------------------------------------------------------------------------------A!$no& Piescioro"s'() Nicoás LioneLe%a*o N+& ,-.,,.,-/

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$mm&1* 34.319.109,1 26.697.039 21.418.688,3 17.725.280,5 14.731.606,2 12.636.264 10.833.645,9+, 27.094.858,8 20.920.228,5 16.856.506,3 14.008.194,8 11.689.524,2 10.066.247,6 8.663.071,5+*

22.515.903,5 17.660.910,5 14.120.613,9 11.779.091,9 9.998.525 8.525.026,54 7.479.362,383, 19.465.284 15.325.801,4 12.460.397,1 10.293.983,2 8.766.674,19 7.498.204,68 6.598.232,713* 17.288.006,7 13.659.181,4 11.142.263 9.234.016,7 7.887.462,34 6.765.326,69 5.969.338,880, 15.815.524,8 12.410.371,6 10.154.568,6 8.439.766,14 7.228.651,48 6.289.081,73 5.498.093,420* 14.535.127,5 11.440.105,8 9.387.170,21 7.917.827,72 6.716.776,08 5.857.393,36 5.131.947,76*, 13.512.053,7 10.788.593,9 8.773.981,34 7.418.728,22 6.307.756,82 5.512.446,67 4.839.372,74

7eniendo en cuenta los valores de es%elte/ de la torre@ y los valores del coecienteE de .andeo se llega a la conclusi1n de Aue en a'arillo a.arecen los valores de la

tensi1n e=ectiva de .andeo de la torre Aue son 'enores a la tensi1n ad'isi%le del'aterial 'ulti.licada .or un coeciente de seguridad$ 7odos los valores están 'uy .or de%a*o de la tensi1n ad'isi%le@ y no Bay .osi%ilidad de rotura .or .andeo enningn caso$

""$ vi%raciones

On .ará'etro i'.ortante .ara estudiar son las distintas =recuencias Aue e8iste en elaerogenerador$La ra/1n de ello es Aue si coincide alguna de ellas@ el siste'a entre

en resonancia y .uede llegar a ro'.erse$?stas =recuencias sonD

• La velocidad de giro del as.a• La =recuencia natural de la torre

a! La velocidad de giro del as.a

?l 'odo de tra%a*o seguido es si'ilar al Aue se Bi/o .ara elegir la .otencia delgenerador y el .eso de la g1ndola$ Para deter'inar la =recuencia del rotor se to'oco'o dato de re=erencia los datos de la e'.resa de aerogeneradores co'oCa'esa$ ?l rango de valores de =recuencia esD

19 1, 98 rad r%t%r rpm seg

! = =


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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL-FACULTAD REGIONAL LA PLATAPráctica profesiona s!per"isa#a- #i$ensiona$iento #e a torre #e !n aero%enera#or------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------%! la =recuencia natural de la torreD

La =recuencia de la torre se Ba estudiado a .artir de la ecuaci1n siguienteD

( ) 22

4

. ..

. . .acer% c acer% c

& $ & $ ! L

A A Lβ β

ρ ρ = =

!= =recuencia natural de vi%raci1n

E= 'odulo de elasticidad [ ]112,1 10 ' & Pa=

I= 'o'ento de inercia .olar ( )4 42 12

p $ R Rπ

= −

acer% ρ = +ensidad del acero 37900acer%

Kg mts

ρ =

c A = rea cortante ( )2 22 1c A R Rπ = −

L=longitud de la torre

. Lβ = .ará'etro de la =unci1n característica de la viga

+e.endiendo de las condiciones de contorno de las vigas cada una tiene una=unci1n característica de la viga@ Aue descri%e c1'o va a ser el 'odo de vi%raci1nde


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sí el valor de Lβ .ara el .ri'er 'odo de vi%raci1n es 1 Lβ K "$45"0#$ es este valor elAue se Ba utili/ado .ara calcular la =recuencia natural de la torre$

:o'o los valores de la =recuencia del giro del rotor están 'uy .r18i'os a la =recuencianatural de la torre$ Por ello se Ba *ado un rango de =recuencias a .artir del cual seconsidera válida la =recuencia natural@ sin Aue su.onga .ro%le'as de e8citaci1n$ ?l lí'itede =recuencia de rotor ad'isi%le es "G3 de la =recuencia natural de la viga$

?stos valores de =recuencia no tienen Aue coincidir con los de la =recuencia de la velocidad

de giro del rotor .ara Aue no se .rodu/ca el e=ecto indeseado de la resonancia

?sto su.one Aue las torres válidas serán aAuellas cuya =recuencia natural sea 'ayor o igualAue el tri.le del 'á8i'o valor de las =recuencias del rotor ;egn la nor'a ON? 20-"40-4 se to'a un valor deD

3natural r%t%r ω ω ≥


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6natural rad seg

ω ≥

6recuencianatural$Rad7seg.&


'spesor

$mm& 1,5 1,75 2 2,25 2,5 2,75 3 3,251* 3,71637192 4,33886519 4,96136015 5,58385623 6,2063531 6,82885054 7,4513484 7,95215393+, 3,71018356 4,33267155 4,95516256 5,57765558 6,20015 6,82264544 7,44514164 7,94594761+* 3,70400578 4,32648696 4,94897288 5,57146194 6,1939532 6,81644606 7,43894011 7,939746063, 3,69783863 4,32031145 4,94279112 5,56527533 6,18776273 6,81025242 7,43274384 7,93354929

3* 3,69168218 4,31414507 4,93661732 5,55909578 6,18157859 6,80406453 7,42655284 7,927357290, 3,68553647 4,30798785 4,93045151 5,55292331 6,1754008 6,79788242 7,42036711 7,921170090* 3,67940156 4,30183984 4,92429372 5,54675795 6,1692294 6,79170608 7,41418668 7,9149877*, 3,6732775 4,29570106 4,91814397 5,54059971 6,16306439 6,78553554 7,40801155 7,90881013

7eniendo en cuenta la ecuaci1n de de la =recuencia natural de la torre y los .ará'etros constantes y varia%les Aue la co'.onen se llega a la conclusi1n Aue losvalores en a'arillo son los valores de =recuencia de vi%raci1n de la torre Aue nocoinciden con la velocidad de giro de las .alas 'ulti.licados .or un valor deseguridad$ ?stos valores son ad'isi%les .ara el dise,o de la torre.


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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL-FACULTAD REGIONAL LA PLATAPráctica profesiona s!per"isa#a- #i$ensiona$iento #e a torre #e !n aero%enera#or------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------"2$ Peso de la torre

Para el cálculo del .eso total de la torre se tiene en cuenta la densidad del acero yel volu'en de la torre$

'acer% M V ρ =

37900acer% Kg

mts ρ =

8volu'en de la torre

" 'asa de la torre

eso$9g&


'spesor

$mm& 1()* + +(+* +(* +()* 3 3(+*1* 113301,405 129487,32 145673,235 161859,15 178045,065 194230,98 210416,895

+, 151068,54 172649,76 194230,98 215812,2 237393,42 258974,64 280555,86+* 188835,675 215812,2 242788,725 269765,25 296741,775 323718,3 350694,8253, 226602,81 258974,64 291346,47 323718,3 356090,13 388461,96 420833,793* 264369,945 302137,08 339904,215 377671,35 415438,485 453205,62 490972,7550, 302137,08 345299,52 388461,96 431624,4 474786,84 517949,28 561111,720* 339904,215 388461,96 437019,705 485577,45 534135,195 582692,94 631250,685*, 377671,35 431624,4 485577,45 539530,5 593483,55 647436,6 750.141,63

?n a'arillo los valores ad'isi%les Aue se .ueden tener en cuenta .ara el dise,o dela torre teniendo en cuenta los valores ad'isi%les .ara tensi1n 'á8i'a@ tensi1n de .andeo y vi%raciones$

"3$ :onclusi1n

Reali/ados los cálculos de tensi1n 'á8i'a@ resistencia al .andeo y vi%raciones@ sellega a la conclusi1n de Aue los valores ad'itidos .ara la construcci1n de la torreson los resaltados en a'arillo$ :ualAuiera de estos valores es a.to .ara resistir lassolicitaciones de la acci1n del viento@ del .eso de la g1ndola y de las vi%raciones

.resentes$


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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL-FACULTAD REGIONAL LA PLATAPráctica profesiona s!per"isa#a- #i$ensiona$iento #e a torre #e !n aero%enera#or------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------7eniendo en cuenta Aue son .ocos los valores ad'itidos en relaci1n al total@ y Aue lavariaci1n del .eso entre ellos no es de gran 'agnitud@ se selecciona el valor Aue leda 'as rigide/ estructural a la torre@ .or lo tanto se elige un radio de 3@25 'ts y unes.esor de 50 '' .or ser un es.esor estandari/ado de la .lancBa de acero$

"#$ +eter'inaci1n y dis.osici1n de los tornillos en las %ridas

Las %ridas estarán unidas .or %ulones u%icados en la .eri=eria de las %ridas$ ;e%uscara Aue el 'o'ento ector .roducido .or los %ulones en las %ridas res.ecto alcentro de la torre sea 'ayor al 'o'ento ector .roducido .or el viento so%re latorre$ Los %ulones van u%icados en el interior de la torre@ y la deter'inaci1n de lasdi'ensiones@ tensi1n ad'isi%le@ n'ero@ y dis.osici1n de ellos se Bará en elsiguiente .roceso$

;e de%e co'.ro%ar la siguiente desigualdadD

1 1 2 22( . . ....) FV f F R F R M + + >

+ondeD

.adm F Aσ =

Por lo tantoD

1 22 . ( ....)

adm f A R R M FV σ + + >

admσ = tensi1n ad'isi%le del tornillo

K área de la secci1n del tornillo

RK distancia desde el centro del tornillo Basta el centro de la torre$

f

M FV = 'o'ento ector .roducido .or la =uer/a del viento


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Para una solicitaci1n de tracci1n el coeciente de seguridad esD

2 2,00γ γ =

+onde γ es el coeciente de seguridad de la torre. ( 1, 25γ = )

Por lo tantoD

22,50γ =

:o'o la calidad del tornillo es "0$6@ la resistencia en el lí'ite elástico es 600

2 "

mm

?ntonces la tensi1n ad'isi%le del tornillo a.licando el coeciente de seguridad esD

2360adm "

mmσ =

+i'ensiones de tornillo y tuerca

7ornilloD

;egn la nor'a +IN 63" se selecciona de catalogo un tornillo M52 de calidad "0$6de ca%e/a Be8agonal-rosca .arcial Aue tiene las siguientes di'ensionesD


29


30/38


dK52 '' +iá'etro e8terior del tornillo!K33 '' altura de la ca%e/a del tornillo!LK320 '' largo del vástago!%K"26 '' longitud de la .arte roscada del tornillo!sK40 ''eK 44@25 ''

:o'o el regla'ento :irsoc 30-estructuras de acero .ara antenas@ esta%lece Auelas distancias 'íni'as entre los centros de los agu*eros no serán in=eriores a 2@5d yteniendo en cuenta las di'ensiones de la ca%e/a Be8agonal del tornillo@ la distanciaentre las ca%e/as de los tornillos será #"@5 ''@ distancia suciente .ara reali/ar ela*uste sin dicultad$

?l tornillo M52 es el valor de 'ayor diá'etro del catalogo$ 7iene Aue Ba%er un

adecuado %alance entre diá'etro del tornillo y el n'ero de tornillos@ au'entandouno y dis'inuyendo el otro@ o viceversa@ en un análisis .osterior .ara Aue el valordel 'o'ento ector .roducido .or los tornillos sea 'á8i'o$

7uercaD;egn la nor'a +IN 63# se selecciona una tuerca Be8agonal de calidad 4$4 con lassiguientes di'ensiones$

dK52 '' diá'etro e8terior de la rosca!sK40 ''


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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL-FACULTAD REGIONAL LA PLATAPráctica profesiona s!per"isa#a- #i$ensiona$iento #e a torre #e !n aero%enera#or------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------eK44@25 '''K#2 '' altura de la tuerca!

:o'o la altura de las 2 %ridas es de un largo de 20 '' y la altura de la tuerca esde #2 ''@ Ba%rá "4 '' e8tra en el largo del tornillo Aue se to'aran .ara

'antener un 'argen de seguridad$

?l área de la secci1n neta del tornillo seráD

2 22123,7 A r mmπ = =

Medici1n de las distancias

;e 'ide la distancia desde el centrode cada agu*ero Basta el e*e Aue .asa .or el centro de la %rida$ La'edici1n se Bi/o con la ayuda del .rogra'a ;olid ?dge y la su'a de lasdistancias se Bi/o con el .rogra'a ?8cel$;e Bicieron las 'ediciones de los tornillosu%icados en Q de círculo@ siendo un total

de 34 valores$ La cantidad total detornillos es de "50$


+istancia 9alor ''!R" 3"""R2 3"0R3 306R# 3042R5 30"R 3035R 300#R4 26R6 2625

R"0 246R"" 242R"2 20R"3 204R"# 2#"R"5 250R" 2#6#R" 2#"#R"4 2330R"6 22#2R20 2"#6R2" 2053

R22 "65#R23 "45"R2# "##R25 "35R2 "522R2 "#04R24 "260R26 ""0R30 "0#6R3" 625R32 400

R33 3R3# 5#5R35 #"R3 24R3 "5R34 2

7)7L#$620 ''K#@62

'ts

31


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?ntonces a.licando la desigualdad siguienteD

1 22 . ( ....)

adm f A R R M FV σ + + >

;iendoD

2360adm "

mmσ =

22123,7 A mm =

[ ]74,92t%tal R mts=

71.629.987 N.mts f

M FV =

Ree'.la/ando los anteriores valores resulta AueD


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114.519.715, 2 N.mts f f

M t%rnill% M FV = >

Por lo tanto se co'.rue%a la desigualdad y se llega a la conclusi1n Aue el 'o'ento

.roducido .or los tornillos en la %rida es 'ayor Aue el 'o'ento .roducido .or la=uer/a del viento en la %rida$

"5$ ;oldaduras en la torre y %ridas

;egn la reco'endaci1n :irsoc 303-estructuras livianas de acero la tensi1nad'isi%le en la soldadura a to.e con el "00 de .enetraci1n@ so'etida a es=uer/osde tracci1n y co'.resi1n será la 'enor resistencia .rescri.ta .ara el 'aterial Auese e'.al'a$

;egn el regla'ento :irsoc 30-estructuras de acero .ara antenas todas lassoldaduras de la estructura se de%en Bacer con eAui.o de .otencia constante@ conele'entos de a.orte a ali'entaci1n continua@ %a*o at'os=era de gas inerte$

?s.ecicaciones de soldadura

;egn el ane8o del ca.itulo 2 del regla'ento :irsoc 30#-estructuras de acero

soldadas se selecciona una *unta a to.e en H@ .ara es.esores 'ayores a "0 ''@ ya Aue .er'ite el soldado desde tanto el interior co'o el e8terior de la torre $?l---------------------------------------------------------------------------------------------------------A!$no& Piescioro"s'() Nicoás LioneLe%a*o N+& ,-.,,.,-/

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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL-FACULTAD REGIONAL LA PLATAPráctica profesiona s!per"isa#a- #i$ensiona$iento #e a torre #e !n aero%enera#or------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------%isel en H .er'ite Aue se a.liAue la 'is'a cantidad de soldadura en a'%os ladosde la 'uestra@ con lo Aue la .enetraci1n es 'ayor$ ?l e=ecto neto es Aue el cord1nde soldadura tenga igual grosor .or a'%as caras del 'etal@ lo Aue =ortalece launi1n@ .er'itiendo Aue la resistencia de la soldadura sea 'ayor Aue la de laslá'inas .re.aradas con %isel en 9$ Las di'ensiones del %isel sonD

tK50 '' es.esor de la .ie/a!

aK30@"3 '' ancBo del %isel!

%K 3 '' a%ertura de la raí/!

cK3 '' altura del tal1n!

BK 25 '' altura del %isel!

60ºα =

WPS ESPECIFICACIONES DEL PROCEDIMIENTO DE SOLDADURA

Nombr ! "a m#rsa $$%st&""ros 'o a*t&a+o$ &!*t&&a&* No $$$$$$$$$$$$$$$$$$$$ /roso ! so"!a!ra $$$$$$%$$$$$$ o#ort !" /' No $$$$$$$$$$$$$$$$$$

I/ ma*a" sm&atomt&o x atomt&o r&s&* $$$$$$$$ a$$$$$$$$$#or $$$$$$$$$$

o"!a!or $$$$$$$$$$$$$$ ator&a!o #or$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$$

;IE


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UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA NACIONAL-FACULTAD REGIONAL LA PLATAPráctica profesiona s!per"isa#a- #i$ensiona$iento #e a torre #e !n aero%enera#or------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------+ra!o 55 55s#sor ! #"a*a 50 mm 50 mm !&mtro(tbra) 6500 mm 6500 mm

C''IENE

%C ;CE/ x

/L ;CEN

ECNIC%

%/'%CIN 'EC% CIL%NE x

/%E I/LE LI/LE x

L&m#&a *tr I x N mBto!o: #ass : #&""o "Btr&o

E%L ;E %/'E

Es#&&a&* % %A%-5.20-E 71-5C"as&&a&* % G bro! 75ara Co*aroamaHo !" "tro!o 1.6 mm

/'ECCIN

*!*t $$$$$-$$$$$

as %% m&x 25

Com#os&&* 75%r J 25C2 ?"o&!a! ! "Ko 9 "tsAm&* amaHo ! "a bo&""a 1,2 mm

/'EC%LIEN%IEN

m#ratra ! #ra"*tam&*to:110ºC

m#ratra ! &*tras: 110ºC

/C%LEN%IENm#ratra: $$$$$$-$$$$$$$

&m#o: $$$$$-$$$$$$

/'CE;IIEN ;E L;%;'%

/as /roso #ro+rs&*

atr&a" !a#ort

orr&*t?"o&!a! !a"&m*ta&*!" a"ambr(mmAm&*)

?"o&!a!! aa*(mmAm&*)

;ta""s ! "a *&* Ds*&a ! so"!a!ra

C"as !&mtro o D #o"ar&!a!

%m#raK(%m#)

?o"taK(?o"t)

1

2

3

%

%

%

;s*.

%s*.

;s*.

1,6

1.6

1,6

;CE/

;CE/

;CE/

450

450

450

33

33

33

150

150

150

240

240

240

E"abora!o #or: a :

%#roba!o #or: om#aHa:

Las venta*as Aue 'e da el .roceso CM> son Aue .uede soldarse en todas las .osiciones@ es un .roceso de electrodo consu'i%le Aue 'e .er'ite soldar todos los'etales y sus aleaciones@ no tiene restricci1n de ta'a,o del electrodo@ .resenta

una ali'entaci1n continua del electrodo generando 'ayores tasas de de.osici1n de'aterial de a.orte@ casi no necesita li'.ie/a .or Aue no genera 'ucBa escoria$


35

3 ''

3''


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:o'o la tensi1n de uencia del ;7M 52 es de 340 MPa y la nor'a >;+"$"G+"$" MD20"0 esta%lece Aue .ara el trata'iento de calor .ost-soldadura Aue elli'ite de uencia del 'etal %ase no de%e ser su.erior a 3#5 MPa@ entonces no se .uede a.licar este trata'iento .or ser la tensi1n su.erior a la esta%lecida .or

nor'a$

Posici1n Plana "CD 7u%o con su e*e Bori/ontal y rodado durante la soldadura de'odo Aue el 'etal de soldadura se de.osite .or arri%a$

Posici1n Bori/ontal 2CD 7u%o con su e*e vertical y el e*e de la soldadura en un .lanoBori/ontal$ ?l tu%o no será girado durante la soldadura$

+irect current electrode .ositive +:?P! electrodo .ositivo de corriente directa! esde .olaridad inversa$?n el +:?P la electricidad uye Bacia la .unta de la varilla de soldado y concentraalrededor de dos tercios del calor@ lo cual le da una %uena .enetraci1n$ ?l +:?Pusual'ente se usa en aceros 'ás gruesos

?l .roceso de soldado se reali/a con una soldadora MIC@ utili/ando un ala'%reusado .ara soldadura estructural =a%ricado .or :)NR:) del ti.o ) 7O&R)+ 5@Aue es un ala'%re tu%ular %ásico$ ?ste ala'%re .er'ite alta calidad del 'etal desoldadura y gran .roductividad de%ido a una alta tasa de de.osici1n$

"$ +eter'inaci1n de los tra'os de la torre

Para el 'onta*e de la torre se utili/a una gra '1vil L7M ""200-6$" 'arcaLI?&S?RR$ La gra tiene una .lu'a telesc1.ica de 52 'ts T un arriostra'iento en T un .lu'in a%ati%le

:a.acidad de carga 'á8i'aD 6 7nRadio de tra%a*oD 22 'ts

ltura del gancBoD ""2 'ts ltura del rotor del aerogeneradorD "00 'ts

Peso total de la torreD 50$"#"@3 gPeso de cada %ridaD #52@ gPeso de la .arte recta de la torre .or tra'oD 2$56# g

;e divide la torre en "" tra'os$La longitud de los .ri'eros "0 tra'os es de 6000 '' T20 '' de las dos%ridasK620 ''La longitud del ulti'o tra'o es de 3000 '' T20 '' de las dos %ridasK320 ''


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19. %i%liogra=ía:

Ingeniería de la energía e1lica Miguel 9illarru%ia L1.e/!

+ise,o de 'aAuinas e1licas de .eAue,a .otencia Mario Rosato!

?nergía e1licaD teoría@ conce.ci1n y cálculo .ractico de las instalaciones +esire LeCourieres!

;oldaduraD a.licaciones y .ractica SorEit/!

+,. .aginas >e% consultadasD

tt#:AAMMM.+amsaor#.omAsA


tra'o Longitud.arte recta y %ridas!

Peso.arte recta y %ridas!

" 620 '' 4"464 g2 620 '' 4"464 g

3 620 '' 4"464 g

# 620 '' 4"464 g

5 620 '' 4"464 g

620 '' 4"464 g

620 '' 4"464 g

4 620 '' 4"464 g

6 620 '' 4"464 g

"0 620 '' 4"464 g

"" 320 '' 24453 g

TOTAL 95.860 mm 847.833 kg

37

http://www.gamesacorp.com/es/http://www.gamesacorp.com/es/


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tt#:AAMMM."stro"&o.om.arA!osAma#a!&*tos!ar+*t&*a.#!

https://www.u-cursos.cl/ingenieria/2006/1/!72/1/"aterial#$ocente/%a&ar'i$#"aterial(101299

tt#:AA-ar&o.3m.sAb&tstramAa*!"A10016A12046A/C$'a"$a"$'oma*$2005.#!s*=1

tt#:AAMMM.&*t&.+o.arA&rsoA#!A102Ar+"am*toA&+ras102.#!

tt#:AAMMM.#orta"#"a*tas!*a.om.arA+omtr&as$#&as5.tm

tt#:AAMMM.ar+*t&*aMar.omAbooOs-+rat&sA3449737-!sar+ar-*ormas-astm-15-o"m*s-!sar+ar- #!-+rat&s.tm"

http://www.alagoswin$.co"/app/$ownloa$/5782990499/alculo)$e)la)$ensi$a$)$el)aire)a)la)altura)$e)%u&e.p$

*.
http://www.clustereolico.com.ar/docs/mapadevientosdeargentina.pdfhttps://www.u-cursos.cl/ingenieria/2006/1/CI72C/1/material_docente/bajar?id_material=101299http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/12046/PFC_Raquel_Galvez_Roman_2005.pdf?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/12046/PFC_Raquel_Galvez_Roman_2005.pdf?sequence=1http://www.inti.gov.ar/cirsoc/pdf/102/reglamento/figuras102.pdfhttp://www.portalplanetasedna.com.ar/geometricas_piezas5.htmhttp://www.argentinawarez.com/ebooks-gratis/3449737-descargar-normas-astm-15-volumenes-descargar-pdf-gratis.htmlhttp://www.argentinawarez.com/ebooks-gratis/3449737-descargar-normas-astm-15-volumenes-descargar-pdf-gratis.htmlhttp://www.alagoswind.com/app/download/5782990499/Calculo+de+la+densidad+del+aire+a+la+altura+de+buje.pdfhttp://www.alagoswind.com/app/download/5782990499/Calculo+de+la+densidad+del+aire+a+la+altura+de+buje.pdfhttp://www.clustereolico.com.ar/docs/mapadevientosdeargentina.pdfhttps://www.u-cursos.cl/ingenieria/2006/1/CI72C/1/material_docente/bajar?id_material=101299http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/12046/PFC_Raquel_Galvez_Roman_2005.pdf?sequence=1http://e-archivo.uc3m.es/bitstream/handle/10016/12046/PFC_Raquel_Galvez_Roman_2005.pdf?sequence=1http://www.inti.gov.ar/cirsoc/pdf/102/reglamento/figuras102.pdfhttp://www.portalplanetasedna.com.ar/geometricas_piezas5.htmhttp://www.argentinawarez.com/ebooks-gratis/3449737-descargar-normas-astm-15-volumenes-descargar-pdf-gratis.htmlhttp://www.argentinawarez.com/ebooks-gratis/3449737-descargar-normas-astm-15-volumenes-descargar-pdf-gratis.htmlhttp://www.alagoswind.com/app/download/5782990499/Calculo+de+la+densidad+del+aire+a+la+altura+de+buje.pdfhttp://www.alagoswind.com/app/download/5782990499/Calculo+de+la+densidad+del+aire+a+la+altura+de+buje.pdf

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Dimensionamiento de La Torre de Un Aerogenerador-NICOLAS PIESCIOROVSKY