En el contexto actual, la escasez de recursos y el deterioro ambiental se han convertido en un problema muy acuciante en todo el país, y el desarrollo y uso racional de las energías renovables es un tema de gran preocupación. La energía eólica, como fuente renovable y libre de contaminación, posee un gran potencial de desarrollo. La industria eólica se ha consolidado como un sector energético emergente, con una gran madurez y excelentes perspectivas de crecimiento. Asimismo, los sensores de velocidad del viento, tanto convencionales como ultrasónicos, se utilizan ampliamente.
En primer lugar, la aplicación del sensor de velocidad y dirección del viento.
Los sensores de velocidad y dirección del viento se utilizan ampliamente en la generación de energía eólica. La energía cinética del viento se convierte en energía mecánica, y esta energía mecánica se transforma en energía eléctrica, que es la energía eólica. El principio de la generación de energía eólica consiste en utilizar el viento para impulsar la rotación de las palas del aerogenerador y, posteriormente, aumentar la velocidad de rotación mediante un reductor de velocidad para que el generador produzca electricidad.
Aunque la generación de energía eólica es extremadamente respetuosa con el medio ambiente, su inestabilidad encarece su producción en comparación con otras fuentes de energía. Por ello, para controlar eficazmente la energía eólica, optimizar su generación según las variaciones del viento y reducir costes, es fundamental medir con precisión y puntualidad la dirección y la velocidad del viento para controlar los aerogeneradores adecuadamente. Además, la selección del emplazamiento de los parques eólicos requiere una predicción previa de la velocidad y la dirección del viento para un análisis riguroso. En consecuencia, el uso de sensores de velocidad y dirección del viento para medir con precisión los parámetros eólicos es crucial en la generación de energía eólica.
En segundo lugar, el principio del sensor de velocidad y dirección del viento.
1. Sensor mecánico de velocidad y dirección del viento
Debido a la existencia de un eje giratorio mecánico, el sensor mecánico de velocidad y dirección del viento se divide en dos tipos de equipos: sensor de velocidad del viento y sensor de dirección del viento.
Sensor de velocidad del viento
Un sensor mecánico de velocidad del viento es un sensor que puede medir continuamente la velocidad del viento y el volumen de aire (volumen de aire = velocidad del viento × área de la sección transversal). El sensor de velocidad del viento más común es el de copas de viento, que se atribuye a Robinson en Gran Bretaña. La sección de medición consta de tres o cuatro copas de viento hemisféricas, montadas en una misma dirección con un ángulo igual sobre un soporte giratorio en el suelo.
Sensor de dirección del viento
El sensor de dirección del viento es un dispositivo físico que detecta la dirección del viento mediante la rotación de una flecha indicadora, la transmite a un dial coaxial y, simultáneamente, emite el valor correspondiente. Su estructura principal se basa en la de una veleta: cuando el viento incide en la parte posterior de la veleta, la flecha apunta en la dirección del viento. Para mantener la sensibilidad direccional, se emplean diferentes mecanismos internos que permiten identificar la dirección del viento.
2. Sensor ultrasónico de velocidad y dirección del viento
El principio de funcionamiento de las ondas ultrasónicas consiste en utilizar el método de diferencia de tiempo ultrasónica para medir la velocidad y la dirección del viento. Debido a la velocidad a la que el sonido viaja por el aire, se superpone a la velocidad del flujo de aire ascendente impulsado por el viento. Si la onda ultrasónica viaja en la misma dirección que el viento, su velocidad aumentará; por otro lado, si la dirección de propagación del ultrasonido es opuesta a la del viento, su velocidad disminuirá. Por lo tanto, bajo condiciones de detección fijas, la velocidad de propagación ultrasónica en el aire puede corresponder a la función de velocidad del viento. La velocidad y la dirección del viento precisas se pueden obtener mediante cálculo. A medida que las ondas sonoras viajan por el aire, su velocidad se ve muy afectada por la temperatura; el sensor de velocidad del viento detecta dos direcciones opuestas en dos canales, por lo que la temperatura tiene un efecto insignificante en la velocidad de las ondas sonoras.
Como parte indispensable del desarrollo de la energía eólica, el sensor de velocidad y dirección del viento afecta directamente la fiabilidad y la eficiencia de generación de energía del aerogenerador, y también está directamente relacionado con las ganancias, la rentabilidad y la satisfacción de la industria eólica. Actualmente, las centrales eólicas se ubican mayoritariamente en entornos naturales hostiles, con bajas temperaturas y gran cantidad de polvo, lo que exige condiciones extremas de temperatura de funcionamiento y resistencia a la flexión. Los productos mecánicos existentes presentan ciertas limitaciones en este sentido. Por lo tanto, los sensores ultrasónicos de velocidad y dirección del viento podrían tener amplias perspectivas de aplicación en la industria eólica.
Fecha de publicación: 16 de mayo de 2024