Fuente: Elaboración propia

5.2 Análisis de los datos

Una vez recopilados todos estos datos, el objetivo es compararlos con la norma internacional actual (IEC 61400-1 Ed4) Cualquier dato que no esté dentro de la normativa será eliminado o filtrado de la tabla para que el resultado sea lo más exacto posible

Tomando como ejemplo la casilla marcada en la Figura 1, la temperatura máxima a 10 metros del suelo es de 10,828908 ºC La norma estipula en el apartado A 7, que el dato puede ser tomado en cuenta si está entre los -40ºC y los 50ºC Como en este caso la temperatura se encuentra en este intervalo, el dato es válido y no hay que borrarlo del archivo Por ejemplo, en caso de que la temperatura mostrase un valor de 120ºC, habría que eliminar ese dato ya que a la hora de realizar gráficas, tablas estadísticas, comparaciones o medias influirá negativamente en la exactitud del trabajo

En el caso de que un dato salga repetido seguidamente, se debe eliminar Por ejemplo, si se tiene un dato con un valor de 50,5 m/s a las 12:54 y se ve que desde esa hora hasta las 15:54 se repite el mismo valor de 50,5 m/s, significa que el sensor posiblemente se habrá quedado bloqueado y hay que eliminar estos datos

Los anemómetros no pueden exceder una determinada velocidad El de cazoletas está limitado a 70 m/s y el sónico a 45 m/s Si un dato la excede hay que eliminarlo Además, hay que tener en cuenta que si repetidamente muestra 70 m/s como máximo, es posible que la velocidad sea mayor pero que no lo esté captando, así que también se eliminan esos datos

5.3 Creación de variables

Una vez se han eliminado y filtrado los datos problemáticos, se tienen que añadir variables secundarias para poder determinar la clase del aerogenerador Estas variables son: densidad de aire, intensidad de turbulencia, exponente de cortadura del viento, cortadura vertical de dirección y estabilidad atmosférica Para calcular estas variables secundarias hay que partir de fórmulas matemáticas que están basadas en las variables primarias proporcionadas por los sensores

Densidad de aire: �� = �� ��•��

D= Densidad del aire (KG/m3)

P= Presión del aire (Ba)

R=Constante para el aire seco: 287,05 (J/KG x K)

T=Temperatura del aire (K)

Intensidad de turbulencia: ���� = σ ��

Tl= Intensidad de turbulencia

= Desviación estándar de la velocidad del viento σ

V= Media de la velocidad del viento.

Exponente de cortadura del viento: α =

��= Exponente de cortadura

Vhx=Velocidad viento a x altura Hx: Altura

Cortadura vertical de dirección: veer = WDh2 - WDh1

WDhx = media dirección de viento a x altura

Estabilidad atmosférica: ∆����100�� = (��ℎ2 ��ℎ1) (��2 ��1) · 100

T= Temperatura

H= Altura

5.4 Análisis gráfico

Una vez creadas estas variables, se procede a hacer un análisis gráfico de los datos obtenidos Para que sea lo más exacto posible hay que generar múltiples gráficos Los más utilizados serán los de dispersión ya que al haber tantos datos se puede ver dónde se encuentran concentrados la mayoría de ellos Además, se usarán de tipo radial para las direcciones y velocidades del viento ya que es una forma muy visual de representar estos factores (ver Anexos IV y V)

También se han creado mediante Hojas de Cálculo de Google unas tablas dinámicas Son unas tablas que permiten comparar dos variables diferentes y mostrar las más repetitivas en un intervalo Es decir, al comparar la velocidad frente a la dirección del viento, se crea una tabla dinámica entre estas dos variables y se mostrará cuales son los intervalos en los que se agrupan

Por último, una vez obtenidas las gráficas y tablas que permiten realizar un análisis exhaustivo de las condiciones del parque eólico, se comparan los datos con los de la Tabla 1 de la norma IEC 61400-1 Ed4 para determinar cuál es la clase de aerogenerador óptima para este emplazamiento

6. Resultados

6.1 Distribución del viento a distintas alturas mediante un sensor de cazoletas:

Figura 2 Rosa de vientos a 51 metros

Fuente: Elaboración propia

Figura 3 Rosa de vientos a 140 metros

Fuente: Elaboración propia

Fuente: Elaboración propia

6.2 Intensidad de

Fuente: Elaboración propia

Fuente: Elaboración propia

Fuente: Elaboración propia

Fuente: Elaboración propia

6.4 Ángulo de inclinación media de flujo (inflow)

Figura 10 Media del Inflow a 140 metros respecto a la dirección del viento

Fuente: Elaboración propia

Figura 11 Cortadura vertical de dirección de viento a 51-140 metros

Fuente:Elaboración propia

7. Análisis y discusión

Este apartado se divide en cuatro secciones en base a las distintas características que se necesitan para la determinación del aerogenerador

7.1 Determinación clase principal

Mediante las Figuras 2, 3 y 4 se analiza la velocidad del viento

En la Figura 2 el sensor está situado a 51 metros de altura Se pueden observar dos direcciones que resaltan La más abundante, en dirección NO (Noroeste) y O (Oeste) El viento predominante está en un intervalo de velocidad de 5-10 m/s, que es donde el mayor porcentaje de datos se sitúa En dirección SE (Sudeste), en menor cantidad, también se encuentran vientos mayoritariamente de un valor de velocidad de 5 m/s

Asimismo, en la Figura 3 y en el Anexo VI, el viento dirección NO es el predominante Sin embargo, al estar situado el sensor a 140 metros las interferencias son menores, encontrándo la velocidad predominante en torno a 5-10 m/s

En la Figura 4, se ha utilizado la distribución Weibull para determinar en qué franjas hay más probabilidad de obtener una velocidad de viento determinada Esto se puede observar comparando la distribución Weibull en base a los datos obtenidos (rojo), con la intersección del área marcada por debajo de la línea de la distribución normal de estos datos (azul) De él se desprende que el intervalo de 0-7 m/s es la velocidad de viento más probable, mientras que el resto de velocidades serán, a priori, menos frecuentes

Con todos estos resultados se calcula la media de velocidad de viento total que se da en Jaulín a una altura de 140 metros, concluyendo que su valor es de 6,2 m/s

7.2 Determinación subclase

Una vez analizada la velocidad del viento, se examina la intensidad de turbulencia Esta es una variable clave en la determinación de la subclase del aerogenerador

La representación en la Figura 5 consiste en la variación de la intensidad de turbulencia del viento a lo largo de las estaciones del año, medido a 51 metros de altura

Se aprecia cómo las estaciones más calurosas son las que tienen mayor valor en la gráfica, es decir, en estas la intensidad de turbulencia es mayor A mayor temperatura, la variación de la velocidad del viento es más brusca

Además, la Figura 6 es fundamental para determinar la subclase del aerogenerador En la Tabla 1 están especificados los valores de las subclases en base a la intensidad de turbulencia

Las variables se aplican en la gráfica y se comparan con los datos que ya habían sido proporcionados anteriormente En este caso se utiliza el percentil 90, que se obtiene con una fórmula establecida por la normativa para una distribución log-normal (MediaTI + 1,28 * Desviación Estándar TI)

A lo largo de un día completo la intensidad de turbulencia puede variar En Jaulín, se observa que hay más turbulencia entre las 9:00 y las 20:00 horas, es decir, durante el rango de horas más calurosas de un día promedio No obstante, dependiendo de la altura de cada sensor la turbulencia puede variar Cuanta más altura, hay menos turbulencia (Ver Figura 7)

7.3 Determinación de la altura del aerogenerador

Para determinar la altura que debe tener el aerogenerador se utiliza la variable del exponente de cortadura mostrado en las Figuras 8 y 9

En la Figura 8 se analiza la velocidad del viento con respecto al exponente de cortadura Se concluye que en el intervalo que va de 6 a 10 m/s aproximadamente, se encuentra el valor máximo del exponente de cortadura Esto significa que hay una gran variación de la velocidad del viento en este tramo

El exponente de cortadura varía dependiendo de la altura del sensor y del momento de la recogida de datos, tal como se observa en la Figura 9 En este caso a mayor altura se obtiene un mayor valor del exponente de cortadura Durante las horas del día más cálidas, 12:00-18:00, los valores pueden llegar a alcanzar puntos incluso negativos Esto significa que el aumento de la velocidad del viento es mínimo

Se ha seleccionado una altura de 140 metros para plasmar la gráfica debido a que lo ideal es poner la máquina de mayor tamaño posible (diámetro, rotor y altura torre) En la Figura 9 se observa que la velocidad de viento se incrementa conforme más alta sea la altura de la toma de medición

7.4 Análisis del terreno del emplazamiento

Finalmente se estudia el terreno en el que el aerogenerador va a ser colocado a través del ángulo de inclinación media de flujo (Figura 10) y el estudio de la cortadura vertical de dirección (Figura 11)

En la Figura 10 se analiza el ángulo de inclinación del viento incidente en el aerogenerador Se concluye que en el Este los valores son positivos y en el Oeste son negativos

En otras palabras, el emplazamiento está en una pendiente ascendente de Oeste a Este

Por otro lado, en la Figura 11 se estudia el terreno para ver si hay obstáculos que impiden pasar al viento de una forma natural (colinas, árboles, etc) Se aprecia una notable diferencia entre el valor del N y el del NE, esto parece ser que es debido a que en esa dirección posiblemente se encuentre algún accidente geográfico que altere la dirección del viento

8. Limitaciones y perspectivas futuras

Durante el análisis de datos, se han detectado varios errores Esto puede generar confusión y conducir a resultados incorrectos Se ha efectuado una limpieza de datos erróneos (aplicando la normativa) para poder trabajar con el resultado lo más preciso posible Del 100% de los datos totales, aproximadamente un 15-20% han sido eliminados

En esta tabla se observa el porcentaje de datos utilizados por cada variable

En este caso, sale un número muy bajo en la temperatura y presión debido a que los sensores a 120 metros fueron instalados más tarde

Tabla 2. Total de datos utilizados por cada variable

Fuente: Elaboración propia

Por otra parte, la normativa suele cambiar con relativa frecuencia Si se diera esta situación, se debería revisar el estudio completo en caso de inclumpimiento y actualizarlo acorde con la futura normativa

En caso de que el aerogenerador haya sido mal seleccionado, su funcionamiento no sería óptimo, presentando más problemas de reparación y mantenimiento, con la consecuente pérdida económica y las limitaciones en cuanto a producción y disponibilidad energética

En el ámbito personal, durante el primer año del proyecto se han tenido ciertas complicaciones para realizar reuniones Debido a que un miembro del proyecto se encontraba en Estados Unidos los encuentros eran vía Meet semanalmente

Para analizar los datos, se ha utilizado la Hoja de Cálculo que proporciona Google. El proceso de eliminación de datos y construcción de las gráficas, ha sido efectuada con más lentitud debido al desconocimiento de esta herramienta informática.

9. Conclusiones

Con todas las gráficas analizadas, se obtienen distintas conclusiones que en conjunto determinan el tipo de aerogenerador

La velocidad media total del área del emplazamiento es de 6,2 m/s Se aplica la Tabla 1 de la norma (IEC 61400-1 Ed4) a este valor, obteniendo así la clase principal III

Para determinar la subclase aplicamos el Percentil 90 (Figura 6) La línea que define el Percentil 90 (azul) está constantemente por encima de la subclase C por lo que se descarta Además, está por debajo de la línea B (verde) y en prácticamente todo el gráfico es a la que más se aproxima No se escogen las otras subclases ya que supondría un mayor gasto en materiales, que a pesar de tener mayor estabilidad no sería necesario La opción B es, pues, la óptima para el aerogenerador.

La altura seleccionada para la torre del aerogenerador es de 140 metros. Como se ve en la Figura 9, el exponente de cortadura se incrementa con la altura. Esto significa que a 140 metros es donde la velocidad de viento llegará a su valor máximo y el aerogenerador rendirá mejor y de forma más productiva energéticamente.

En conclusión, el aerogenerador elegido para el emplazamiento indiciado de Jaulín debe ser de clase IIIB y tener una altura de 140 metros.

Comparando la conclusión con la hipótesis inicial, pese a haber algunas diferencias entre la velocidad de viento estimada y la real, el resultado es el mismo y por ello la hipótesis es válida.

10. Bibliografía

Anemómetros Qué es un anemómetro y cómo mide la velocidad del viento (n d ) Infoagro Retrieved March 20, 2022, from https://wwwinfoagro com/instrumentos medida/doc anemometro velocidad viento asp?k =80

¿Cómo funciona el mapeo de los UAV 3DLiDAR ? - Recursos y conocimientos (n d ) YellowScan Retrieved March 27, 2022, from https://wwwyellowscan-lidarcom/es/knowledge/how-lidar-works/

Cómo funciona el Sonar (n d ) Deeper Retrieved August 17, 2022, from https://deepersonarcom/es/es es/como-funciona/como-funciona-el-sonar

Danish wind industry association (2003, May 3) Programa trazador de la rosa de los vientos Retrieved March 27, 2022, from http://xn--drmstrre-64ad dk/wp-content/wind/miller/windpower%20web/es/tour/wres/roseplot htm

El radar ¿qué es y como funciona? (n d ) Ingeniería Mecafenix Retrieved March 27, 2022, from https://wwwingmecafenix com/automatizacion/sensores/el-radar/

ENERGIA EOLICA. (n.d.). Red Tecnológica MID. Retrieved February 6, 2022, from http://sistemamid.com/panel/uploads/biblioteca/1/534/541/2962.pdf

España es ya sexta en el ranking de patentes eólicas en el mundo - Eólica. (2020, July 15). Energética XXI. Retrieved January 30, 2022, from https://energetica21.com/noticia/espana-es-ya-sexta-en-el-ranking-de-patentes-eolicas-enel-mundo

Espejo Marín, C. (2004, junio 28). Energía eólica en España. Redalyc.Energía eólica en España. https://www.redalyc.org/pdf/176/17603503.pdf

Garrett, C. (2022, March 11). Energía verde: ventajas, ejemplos, comercializadoras. Climate Selectra. Retrieved March 27, 2022, from https://climate.selectra.com/es/que-es/energia-verde

Global Wind Atlas. (n.d.). Global Wind Atlas. Retrieved December 10, 2022, from https://globalwindatlas.info/es

Gómez, S (n d ) Ventajas al usar la Energía Eólica CEUPE Retrieved March 27, 2022, from https://ceupe com ar/blog/ventajas-al-usar-la-energia-eolica/

HERRERO GARCÍA, M Á , DE FRANCISCO GARCÍA, A , FERNÁNDEZ GONZÁLEZ, J , DE JUANA GAMO, J , DE JUANA SARDÓN, J M , MACIAS MIRAN, M , DE JUANA GAMO, C , & SANTOS GARCÍA, F (2001) ENERGÍAS RENOVABLES PARA EL DESARROLLO (J M DE JUANA SARDÓN, Ed ) Ediciones Paraninfo, S A

La Asociación Empresarial Eólica lanza el Anuario Eólico 2021: un análisis de la situación actual de la eólica en España y en el mundo (2021, June 23) Asociación Empresarial Eólica Retrieved January 30, 2022, from https://aeeolica org/la-asociacion-empresarial-eolica-lanza-el-anuario-eolico-2021-un-analis is-de-la-situacion-actual-de-la-eolica-en-espana-y-en-el-mundo/

Luis, J (n d ) BARÓMETRO | Qué es, para qué sirve, tipos y cómo funciona Cómofunciona Retrieved March 27, 2022, from https://como-funciona co/un-barometro/

Ministerio de industria, comercio y turismo (2006, septiembre) Energía eólica Eficiencia

Energética Retrieved March 27, 2022, from http://wwwesengrupo com/uploads/descargas/archivo/Manual%20de%20Energ%C3%ADa %20E%C3%B3lica%20IDAE pdf

Qué es la Energía Eólica, cómo funciona y sus ventajas - Iberdrola (n d ) Iberdrola Retrieved March 27, 2022, from https://wwwiberdrola com/sostenibilidad/energia-eolica

Ropero, S (2021, August 25) Qué es la energía cinética y ejemplos - Resumen EcologíaVerde Retrieved March 27, 2022, from https://wwwecologiaverde com/que-es-la-energia-cinetica-y-ejemplos-3496 html

Sistemas de medición LiDAR y SoDAR (n d ) Measwind Retrieved March 27, 2022, from https://measwind com/productos/torres/lidar-y-sodar/

Todo lo que debes saber sobre la veleta y su funcionamiento (n d ) Meteorología en Red Retrieved March 27, 2022, from https://wwwmeteorologiaenred com/veleta html

Uso del termómetro - Tree House Weather Kids (n d ) University of Illinois Extension Retrieved August 17, 2022, from https://web extension illinois edu/treehouse sp/seasons cfm?Slide=8

Velocidad del viento - Zaragoza - Medidor del clima España (n d ) woespana es Retrieved March 27, 2022, from https://wwwwoespana es/weather/maps/city?WMO=08160&CONT=eses&LAND=SP&ART =WST&LEVEL=162&MOD=tab

Villarrubia López, M (2011) Ingeniería de la energía eólica Marcombo

Anexos

Anexo I: Imágenes tomadas en el emplazamiento de Jaulín

Fuente: Siemens Gamesa

Anexo II: Distribución de velocidad media del viento en el área de Jaulín

Fuente: Global Wind Atlas

Anexo III: Distribución de velocidad media del viento en el área de Jaulín

Fuente: Global Wind Atlas

Anexo IV: Ejemplo gráfica dispersión

Fuente: Elaboración propia

Anexo V: Ejemplo gráfica radial

Fuente: Elaboración propia