Universidad de Costa Rica Facultad de Ingeniería Escuela de Ingeniería Eléctrica

IE – 0502 Proyecto Eléctrico

“FACTIBILIDAD PARA IMPLEMENTAR UN LABORATORIO DE ENERGÍA EÓLICA EN LA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA.” Por: Daniel Antonio Pérez Sánchez

Ciudad Universitaria Rodrigo Facio Diciembre del 2010

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“FACTIBILIDAD PARA IMPLEMENTAR UN LABORATORIO DE ENERGÍA EÓLICA EN LA ESCUELA DE INGENIERÍA ELÉCTRICA.” Por: Daniel Antonio Pérez Sánchez.

Sometido a la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Costa Rica como requisito parcial para optar por el grado de: BACHILLER EN INGENIERÍA ELÉCTRICA Aprobado por el Tribunal:

_________________________________ Ing. Ismael López Jiménez Profesor Guía

_________________________________ Ing. Jenner Naranjo Arias Lector

_________________________________ Ing. Gustavo Jara Alvarado Lector

DEDICATORIA Este trabajo es dedicado a mis padres por su dedicación, su confianza, su lucha y su apoyo incondicional en todos mis proyectos.

RECONOCIMIENTOS. A Dios, a mis Padres, a mis hermanos, a Adri y a mis primas, gracias por apoyarme, y al Ing. Ismael López por darme la oportunidad de realizar el trabajo.

ÍNDICE GENERAL Índice de Figuras ................................................................................................ ii Índice de Tablas ................................................................................................ iii Nomenclatura .................................................................................................... iv Resumen ............................................................................................................. v Capítulo 1: Introducción ................................................................................. 1 1.1 Objetivos .......................................................................................................................4 1.1.1 Objetivo general ..................................................................................................... 4 1.1.2 Objetivos específicos .............................................................................................. 4 1.2 Metodología ..................................................................................................................5 1.2.1 Estudio Técnico ...................................................................................................... 5 1.2.2 Estudio de Mercado ................................................................................................ 6 1.2.3 Estudio Financiero .................................................................................................. 7

Capítulo 2: Desarrollo teórico ......................................................................... 8 2.1 El viento ........................................................................................................................8 2.1.1 El hombre y los vientos ........................................................................................ 10 2.2 Instrumentos para la medición de la velocidad y dirección del viento .......................11 2.2.1 El anemómetro ..................................................................................................... 11 2.2.1.1 Transductores de velocidad ............................................................................... 15 2.2.1.2 Aplicaciones del anemómetro ........................................................................... 16 2.2.1.3 Registrador de datos (Data logger) .................................................................... 16 2.2.2 Veletas .................................................................................................................. 18 2.3 Túneles Aerodinámicos ...............................................................................................19 2.3.1 Diseño de túneles de viento .................................................................................. 22 2.3.1.1 Sección de pruebas ............................................................................................ 26 2.3.1.2 Difusor ............................................................................................................... 27 2.3.1.3 Cono de contracción .......................................................................................... 28 2.3.1.4 Reducción de turbulencia, pantallas .................................................................. 28 2.3.2 Tubo de Pitot ........................................................................................................ 29 2.3.2.1 El túnel de viento y el tubo pitot ....................................................................... 29 2.4 El viento: Recurso aprovechable .................................................................................32 2.4.1 Distribución de Weibull, descripción de las variaciones del viento..................... 33 2.4.2 Mediciones de la velocidad del viento en la practica ........................................... 35 2.4.2.1 ¿Qué mástil elegir? ............................................................................................ 36 2.4.2.2 Ubicación y exposición de los instrumentos de medición del viento ................ 37

Capítulo 3: Estudio técnico (Ingeniería del proyecto) ................................ 39 3.1 Especificaciones técnicas y funcionales de los equipos a instalar ..............................39 3.1.1 Registrador de datos (datalogger)......................................................................... 39 3.1.2 Anemómetros ....................................................................................................... 40 3.1.3 Veletas .................................................................................................................. 40 3.1.4 Pararrayos ............................................................................................................. 41 3.1.5 Software de análisis .............................................................................................. 41 3.1.6 Torre de medición ................................................................................................ 42 3.1.7 Túnel de viento ..................................................................................................... 44 3.2 Procesos a implementar en el laboratorio ...................................................................50 3.2.1 Procesamiento de datos del viento recopilados por la medición instalada y el cálculo de potencia de un aerogenerador ...................................................................... 50 3.2.1.1 Datos recopilados por los instrumentos de medición, por medio del datalogger ....................................................................................................................................... 50 3.2.1.2 Producción energética .................................................................................... 51 3.2.2 Procedimiento para la calibración de un anemómetro según la norma IEC . ...... 53 3.3 MEASNET ..................................................................................................................58 3.3.1 Evaluación de la solicitud de membresía a MEASNET. ................................... 58 3.3.2 Procedimiento de medición de referencia según MEASNET .............................. 61 3.4 Sistema de calidad .......................................................................................................64 3.4.1 Requisitos de gestión ............................................................................................ 65 3.4.2 Requisitos técnicos ............................................................................................... 67 3.5 Diseños preliminares de planta ...................................................................................70 3.5.1 Punto de medición ................................................................................................ 70 3.5.2 Túnel de viento ..................................................................................................... 72

Capítulo 4: Estudio de mercado ................................................................... 73 4.1 Centros para calibración de anemómetros en el mundo..............................................73 4.1.1 Instituto universitario de microgravedad “Ignacio Da Riva” (IDR/UPM)........... 73 4.1.2 DEWI, DKD Laboratorio de calibración ............................................................. 75 4.1.3 CRES, Centro de fuentes de energía renovable ................................................... 76 4.2 Población de anemómetros en Costa Rica ..................................................................80

Capítulo 5: Estudio financiero ...................................................................... 81 5.1 Inversión ......................................................................................................................81 5.2 Ingresos .......................................................................................................................83

Capítulo 6: Conclusiones y recomendaciones.............................................. 84 Bibliografía ..................................................................................................... 87 Anexos ............................................................................................................. 90

ÍNDICE DE FIGURAS

Figura 2.1 Diagrama del proceso de convección ................................................................ 8 Figura 2.2 Flujo resultante por convección ........................................................................ 9 Figura 2.3 Escala Beaufort para distintas velocidades del viento ....................................... 9 Figura 2.4 Contador de pulsos por giro de un anemómetro .............................................. 12 Figura 2.5 Dos tipos de anemómetros .............................................................................. 13 Figura 2.6 Anemómetro con montura fija ........................................................................ 14 Figura 2.7 Armario de conexiones para instalar el datalogger marca Ammonit. ............. 17 Figura 2.8 Gráfica de registro anemométrico ................................................................... 17 Figura 2.9 Paletas de viento .............................................................................................. 18 Figura 2.10 Túnel de circuito abierto................................................................................ 20 Figura 2.11 Túnel de circuito cerrado ............................................................................... 20 Figura 2.12 (a) Túnel de circuito cerrado, (b) Túnel de circuito abierto .......................... 23 Figura 2.13 Túnel de calibración S4 ................................................................................. 26 Figura 2.14 Diagrama del flujo sobre el tubo pitot. .......................................................... 29 Figura 2.15 Ejemplos de tubos Pitot en un túnel de viento. ............................................. 29 Figura 2.16 Diagrama de funcionamiento. ....................................................................... 30 Figura 2.17 Datos obtenidos a través de un tubo pitot...................................................... 31 Figura 2.18 Distribución de probabilidad de la velocidad del viento. .............................. 34 Figura 2.19 Torre recomendada de postes cilíndricos. ..................................................... 36 Figura 2.20 Ubicaciones recomendadas para colocar los instrumentos de viento en una torre de celosía.. ................................................................................................................ 37 Figura 2.21 Ubicaciones recomendadas para colocar los instrumentos de viento en una torre cilíndrica. .................................................................................................................. 38 Figura 3.1 Datalogger marca NGR Symphonie Plus. ....................................................... 39 Figura 3.2 Anemómetro #40C marca NGR. ..................................................................... 40 Figura 3.3 Veleta #200P marca NGR.. ............................................................................. 40 Figura 3.4 Pararrayos Punta Franklin. .............................................................................. 41

Figura 3.5 Software para análisis de datos........................................................................ 41 Figura 3.6 Torre de rejilla.. ............................................................................................... 42 Figura 3.7 Torre cilíndrica, con dimensiones recomendadas para su construcción. ...... 43 Figura 3.8 Túnel de viento tipo soplador. . ..................................................................... 44 Figura 3.9 Túnel de viento tipo soplador, producto de la empresa Aerolab. . ................ 45 Figura 3.10 Soplador centrifugo.

. ............................................................................... 45

Figura 3.11 Estructura de la sección de pruebas.. . ......................................................... 46 Figura 3.12 Sistema de adquisición de datos. . ............................................................... 47 Figura 3.13 Capturas de pantalla . .................................................................................. 48 Figura 3.14 Dimensiones aproximadas de un túnel tipo soplador. . ............................... 49 Figura 3.15 Rosa de los vientos . .................................................................................... 50 Figura 3.16 Distribución de frecuencias . ....................................................................... 51 Figura 3.17 Curva de potencia de un aerogenerador en particular.

. ......................... 52

Figura 3.18 Gráfica de la relación entre las velocidades medidas . ................................ 55 Figura 3.19 Ubicación para la torre de medición. . ......................................................... 70 Figura 3.20 Vista de frente de la torre de medición. ...................................................... 71 Figura 3.21 Ubicación para el túnel de viento . .............................................................. 72 Figura 4.1 Túnel de calibración S4. . .............................................................................. 74 Figura 4.2 Esquema simplificado de los procesos. . ....................................................... 74 Figura 4.3 Calibración ultrasónica de anemómetros.

.................................................... 76

Figura 4.4 Sección de pruebas # 2 . ................................................................................ 78 Figura 4.5 Sistema de hilo caliente . ............................................................................... 79

ÍNDICE DE TABLAS

Tabla 4.1 Cantidad de anemómetros en mediciones de diversas empresas ...................... 80 Tabla 5.1 Costos del equipo a instalar en el laboratorio, torre de rejillas ......................... 81 Tabla 5.2 Costos del equipo a instalar en el laboratorio, torre tubular ............................. 82 Tabla 5.3 Estimación de ingresos aproximados según la cantidad de anemómetros especificados en la Tabla 4.1 ............................................................................................ 83

NOMENCLATURA MW

Mega Watts

MWh

Mega Watts-hora

m/s K BOT

Metros por segundo Grados Kelvin Construye-Opera-Transfiere

RR

Ronda Robins

SNI

Sistema Nacional Interconectado

EIE

Escuela de Ingeniería Eléctrica

CRES

Centro de Fuentes de Energía Renovable

AAP

Procedimiento de Evaluación del Solicitante

COM

Consejo de Miembros de MEASNET

DAR

Consejo de acreditación Aleman

DKD

Servicio de calibración Aleman

BCIE

Banco Centroamericano de Integración Económica

NTUA

Universidad Técnica Nacional de Atenas

ICE CNFL

Instituto Costarricense de Electricidad Compañía Nacional de Fuerza y Luz

CIGEFI Centro de Investigaciones Geofísicas

RESUMEN La situación actual nos obliga a buscar mejores alternativas para la investigación y producción de energía, por lo que el objetivo principal de este proyecto es brindar las recomendaciones para estructurar y dotar a la Escuela de Ingeniería Eléctrica (EIE) de un laboratorio de energía eólica. Para empezar con la investigación se realizó un estudio técnico donde se analizaron aspectos técnicos-operativos para un mejor entendimiento de la magnitud del proyecto. Se detallan las especificaciones técnicas de los equipos y herramientas que conformarán el laboratorio, las cuales se definieron realizando consultas a fuentes especializadas como profesores universitarios y diferentes laboratorios como el Instituto Universitario de Microgravedad “Ignacio Da Riva” y el CRES (Centro de Fuentes de Energía Renovable); se estudiaron artefactos como: anemómetros, veletas, sistema de adquisición de datos (datalogger), pararrayos, configuraciones para torres de medición, software para procesamiento de datos y túneles de viento. Se analizaron también los pasos secuenciales de los procesos a implementar en el laboratorio, como el proceso para la calibración de anemómetros, se realizó además un estudio de mercado con laboratorios que realizan tareas similares y se cuantificó la población aproximada de anemómetros en el país para

hacer una estimación de los

potenciales ingresos a obtener por el servicio de calibración de estos equipos. Se concluye que es un proyecto factible si se considera, principalmente, el aporte académico, para la EIE y para los estudiantes, facilitando una herramienta para realizar investigaciones y aumentar el conocimiento en este tema.

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CAPÍTULO 1: Introducción Desde inicios de la revolución industrial la demanda de energía eléctrica ha ido creciendo de manera exponencial, lo que ha traído como resultado que en la actualidad existan grandes problemas ambientales debido a las estrategias utilizadas, como la excesiva explotación de los combustibles fósiles, los cuales causan gran contaminación al ambiente. No sólo las reservas limitadas de combustibles, sino la creciente contaminación medioambiental, obligarán a emprender nuevos caminos como lo es la energía eólica.

A finales del 2007, el país contaba con cinco parques eólicos en la zona de Tilarán, Guanacaste, uno de ellos Tejona, propiedad del Instituto Costarricense de Electricidad (ICE) y el resto proveniente de capital privado, para una capacidad total instalada de 66 MW. La producción de energía eólica de estos parques fue de 241 MWh lo que representó un 2,68% de penetración en el SNI, con un factor de planta del 42%. Actualmente el ICE puso en operación un parque eólico de 50 MW a través de un consorcio privado, utilizando el esquema Construye-Opera-Transfiere. Por su parte, el BCIE en asociación con La Compañía Nacional de Fuerza y Luz, S. A. ha promovido un concurso privado para la construcción de un parque eólico de 15 MW en las cercanías de Santa Ana. La Cooperativa de Electrificación Rural Los Santos, R. L. Inició el pasado 14 de mayo la construcción de un parque eólico de 12,75 MW en el sector de la Sierra, situado en la Paz del Guarco, Cartago.

2 Por último, el ICE en su Plan de Expansión tiene previsto sacar un nuevo concurso por otro BOT eólico adicional de 50 MW. Podemos tomar en cuenta también iniciativas como el SKY-TWISTER, desarrollado con recursos de la Universidad de Costa Rica, el cual es un aerogenerador diseñado para edificaciones de mediana altura. En el corto plazo, el país experimentará un incremento en la capacidad instalada e iniciativas innovadoras en generación eólica que requieren de mayor investigación, tanto en las etapas previas de planificación y estudios básicos, como en la operación y mantenimiento de parques eólicos o iniciativas de menor escala. Costa Rica es un país rico en recursos renovables como el recurso eólico, esto debido a sus costas y a su variedad de relieves, pero es un país con poco historial de investigación en esta área, por tal motivo, en estos momentos conviene que la Escuela de Ingeniería Eléctrica de la Universidad de Costa Rica desarrolle un plan para que los estudiantes interesados en el tema puedan tomar cursos idóneos y efectuar prácticas en un laboratorio o sitio apropiado que les permita familiarizase con esta tecnología, incentivando con esto, un acercamiento con el equipo que potencialice su creatividad y el potencial científico de los estudiantes en esta área. El proyecto planteado tendría sin duda efectos favorables para los estudiantes y para la escuela, ya que facilitaría a todos los interesados la inmersión en esta tecnología que avanza a pasos agigantados. El presente trabajo constituye un aporte en el camino hacia una nueva era. Muestra las posibilidades de desarrollar, por cuenta y medios propios, una instalación para la investigación eólica, capaz de aportar información importante al conocimiento de una

3 población. Ciertamente, la energía eólica sola no podrá solucionar los problemas energéticos del mundo, pero aportará su grano de arena cuando, dentro de un periodo de tiempo previsible, los combustibles fósiles sean escasos y costosos.

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1.1

Objetivos

1.1.1 Objetivo general Brindar las recomendaciones para estructurar y dotar a la EIE de un laboratorio de energía eólica.

1.1.2 Objetivos específicos 

Determinar la posibilidad de acreditar el laboratorio de acuerdo a estándares internacionales.



Determinar la posibilidad de implementar un túnel de viento para calibrar anemómetros de acuerdo a MEASNET.



Establecer los procedimientos a realizar en el laboratorio.



Definir el tamaño y condiciones de la infraestructura del laboratorio.



Establecer los costos de la implementación.

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1.2

Metodología

Para el presente proyecto se realizó una investigación basada en la siguiente estructura:

1.2.1 Estudio técnico. En este apartado se analizarán aspectos técnicos-operativos para un mejor entendimiento de la magnitud y funcionalidad del proyecto. Ingeniería del Proyecto. a- Especificaciones técnicas y funcionales de los equipos: Se detallan las especificaciones técnicas de los equipos y herramientas que conforman el laboratorio, las cuales se definieron realizando consultas a personas expertas en el tema, tanto nacionales como extranjeras, e investigando laboratorios similares alrededor del mundo. El equipo a estudiar es el siguiente: 1- Anemómetros. 2- Veletas. 3- Registrador de datos (datalogger) 4- Pararrayos 5- Torre de medición. 6- Software para procesamiento de datos. 7- Túnel de viento.

6 b- Procesos a implementar Se describen los pasos secuenciales a seguir para la implementación de un proceso, desde el inicio hasta el final del acontecimiento. Los procesos a describir son los siguientes: 1- Procesamiento de datos del viento, recopilados por la medición instalada y el cálculo de la energía generada por un aerogenerador. 2- Proceso para la calibración de un anemómetro según la norma IEC 61400-12-1. 3- Procedimiento de medición de referencia según MEASNET. c- Diseños Preliminares de Planta Se detallan planos de distribución física del espacio de la planta.

1.2.2 Estudio de mercado. En este apartado se analizarán diversas variables del proyecto como; la demanda potencial del servicio de calibración de anemómetros en Costa Rica y los laboratorios existentes nacionales y extranjeros. El estudio se realizó basado en los siguientes puntos: 

Investigar sobre centros o laboratorios similares.



Analizar el contenido curricular eólico en otros laboratorios.



Recopilar precios y tarifas para calibración de anemómetros en otros laboratorios.



Estudiar la información sobre las características mínimas que deben cumplir los equipos que deben estar disponibles en un laboratorio de energía eólica.



Recopilar información sobre la cantidad de mediciones instaladas en el país.

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1.2.3 Estudio financiero. Este capítulo comprende la inversión y la proyección de los ingresos. a- Inversión: Se detalla la inversión para desarrollar el proyecto, de esta manera se podrá determinar el costo total a invertir por parte de la Universidad para el desarrollo del laboratorio. b- Ingresos: Se determina la actividad por la cual se generarán ingresos al negocio.

Para la investigación se han utilizado diferentes fuentes: 

Literatura: Se han consultado textos con los cuales se desarrolló parte de la base teórica del presente proyecto, relacionados con teoría del viento, sistemas eólicos y túneles de viento.



Internet: Se consultaron páginas para reforzar conceptos, ilustrar el contenido para una mejor comprensión y obtener

el costo del equipo a instalar para el análisis de la

inversión. 

Proyectos de Tesis: Se han consultado proyectos de tesis que han brindado una perspectiva más científica y realista, relacionada con el diseño del laboratorio y conceptos en general de la teoría tratada.

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CAPÍTULO 2: Desarrollo teórico En este capítulo se estudiará la teoría relacionada con los fenómenos y componentes que afectarán el desarrollo y funcionamiento del laboratorio y que a continuación se detallan;

2.1 El viento. El viento es una corriente de aire que se produce en la atmósfera por diversas causas naturales, se desplaza en sentido horizontal, reservándose la denominación de "corriente de convección" para los movimientos de aire en sentido vertical. Es causado por las diferencias de temperatura existentes al producirse un calentamiento desigual de las diversas zonas de la Tierra y de la atmósfera. Las masas de aire más caliente tienden a ascender, y su lugar es ocupado por las masas de aire más frío y por lo tanto, más denso lo cual se puede observar en la Figura 2.1. La dirección del viento depende de la distribución y evolución de los centros isobáricos; se desplaza de los centros de alta presión hacia los de baja presión y su fuerza es tanto mayor cuanto mayor es el gradiente de presiones.

Figura 2.1 Diagrama del proceso de convección. [8]

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Figura 2.2 Flujo resultante por convección. [8] En la Figura 2.2 se puede observar el flujo horizontal que va en dirección de la zona fría a la más caliente. Científicos como el francés Pascal y el italiano Torricelli descubrieron cómo medir la presión del aire, convirtiendo el elemento espiritual y fundamental del filósofo griego en una sustancia física tangible. En la Figura 2.3 se puede observar una escala para distintas velocidades del viento.

Figura 2.3 Escala Beaufort para distintas velocidades del viento. [8]

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2.1.1 El hombre y los vientos [22] “Durante miles de años el hombre ha dependido de los vientos: ellos traían la lluvia a la tierra e impulsaban los barcos por los mares. Así, hace siglos que conocemos los cinturones de vientos del oeste, los vientos alisios y los monzones del sistema general de circulación. Sin embargo, hasta la aparición del globo, a finales del siglo XVIII, no fue posible estudiar las condiciones meteorológicas a grandes alturas. El globo sigue siendo un importante medio de investigación, si bien en la actualidad, en lugar de transportar personalmente a los científicos, lleva un reflector de radar o un equipo de instrumentos y un transmisor de radio. La ciencia de la meteorología se desarrolló en el siglo XIX y fue sustituyendo paulatinamente los viejos métodos empíricos del campesino y del navegante por predicciones meteorológicas más seguras. Es importante recalcar que las mediciones meteorológicas comunes no son útiles para el caso de estudio de generación eléctrica por medio de energía eólica principalmente por las alturas de medición utilizadas, que son de diez metros aproximadamente. Las principales contribuciones a la ciencia meteorológica son del meteorólogo de origen sueco Carl-Gustav Rossby y sus colaboradores de Estados Unidos” [22]. En la actualidad se cuenta con una serie de instrumentos muy precisos en comparación con los utilizados en los inicio de la exploración eólica, entre otros artefactos se cuenta con la veleta y el anemómetro los cuales miden la dirección y la velocidad del viento respectivamente, y están disponibles en el mercado con distintas características según la necesidad.

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2.2 Instrumentos para la medición de la velocidad y dirección del viento. En este apartado se estudiarán las características más importantes y la funcionalidad de los componentes que formarán parte del laboratorio, destinados para la medición de velocidad y dirección del viento.

2.2.1 El Anemómetro. “Del griego, anemos, viento; metron, medida, el anemómetro es un instrumento que mide tanto la velocidad y la dirección del viento como su persistencia”

[22]

. Los anemómetros

miden la velocidad instantánea del viento, y comúnmente se toman las mediciones en intervalos de 10 minutos. La medición de la velocidad del viento se realiza, normalmente, usando un anemómetro de copas. El anemómetro de copas tiene un eje vertical y tres copas que capturan el viento, donde el número de revoluciones por segundo son registradas electrónicamente, para luego ser procesadas y poder calcular la velocidad del viento en el emplazamiento. Los sensores con copas

grandes proporcionan mejores resultados, que aquellos

anemómetros cuyas copas son pequeñas con respecto a su eje. Los sensores optoelectrónicos han superado las pruebas como mejores transductores ya que son mucho más robustos.

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Figura 2.4 Contador de pulsos por giro de un anemómetro. [7]

La velocidad del viento está determinada por la siguiente ecuación;

V ( Km / h) =

Siendo r el radio del disco y f giro =

2r 36 f giro 3 *10

(2.2-1)

N . t

N = Número de ciclos. t= Periodo de oscilación. Normalmente, el anemómetro está provisto de una veleta para detectar la dirección del viento y en lugar de copas el anemómetro puede estar equipado con hélices. Los dos principales tipos de instrumentos usados para medir la velocidad del viento son el anemómetro rotativo de copas y el anemómetro de hélice los cuales se pueden observar en la Figura 2.5.

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Figura 2.5 Dos tipos de anemómetros. [23] Ambos tipos de anemómetros constan de dos subconjuntos; el sensor y el transductor. El sensor es el dispositivo que rota por acción de la fuerza del viento. El transductor es el que genera la señal que se grabará. Un paquete completo de instrumentos también puede incluir un sistema electrónico para captar y grabar las señales electrónicas que genera el transductor. Anemómetros rotativos de copas El anemómetro rotativo de copas presentado en la Figura 2.5(a), generalmente consta de tres copas cónicas o hemisféricas montadas simétricamente sobre un eje vertical de rotación. La tasa de rotación de las copas generalmente es lineal sobre el rango normal de medidas, con una velocidad lineal del viento de aproximadamente 2 a 3 veces la velocidad lineal de un punto en el centro de una copa, según sea su ensamblaje.

14 Anemómetros con paletas de orientación y hélices con montura fija El anemómetro con paletas de orientación presentado en la Figura 2.5(b), consta generalmente de una hélice de dos, tres o cuatro paletas radiales que rota sobre un eje de giro horizontal frente al viento. En cambio, para determinar los componentes vectoriales del viento horizontal se usan hélices ortogonales de montura. Para determinar el componente vertical del viento, se puede emplear una tercera hélice con una montura fija que gira sobre un eje vertical.

Figura 2.6 Anemómetro con montura fija. [23] Otros tipos de anemómetros incluyen ultrasonidos o anemómetros provistos de láser que detectan el desfase del sonido o la luz coherente reflejada por las moléculas de aire. Los anemómetros de hilo electrocalentado detectan la velocidad del viento mediante pequeñas diferencias de temperatura entre los cables situados en el viento y en la sombra del viento.

15 La ventaja de los anemómetros no mecánicos es que son menos sensibles a la formación de hielo. En el área de la energía eólica los anemómetros de cazoletas son ampliamente utilizados, especialmente los de cazoletas grandes las cuales tienen menor sensibilidad ante la turbulencia, y con sensores optoelectronicos ya que son más robustos y proporcionan mejor calidad de datos.

2.2.1.1 Transductores de velocidad del viento Existen varios mecanismos para convertir la tasa de rotación de las copas o hélices en una señal eléctrica adecuada para el registro y procesamiento. La selección de un transductor depende de la naturaleza del programa de monitoreo es decir, del grado de sensibilidad, los más utilizados son: el generador DC, el AC, el contacto eléctrico y el rayo luminoso interrumpido (opto-electrónico). Es importante usar instrumentos con bajos niveles umbrales al inicio como los anemómetros que emplean generadores DC miniaturizados. Los transductores de contacto eléctrico se usan para medir el flujo continuo del viento, en lugar de velocidades instantáneas, y se pueden emplear para determinar la velocidad promedio del viento en un determinado período. El transductor de rayo luminoso interrumpido generalmente se usa en aplicaciones de calidad del aire porque presenta menos fricción y, por lo tanto, es más sensible a velocidades menores del viento. El ensamblaje de la cubeta o hélice hace rotar el eje o disco ranurado, con lo que crea un pulso cada vez que la luz pasa a través de una ranura y llega al detector de imágenes, ver Figura 2.4.

16 2.2.1.2 Aplicaciones del anemómetro. 

Agricultura: Verificación de las condiciones para regar por aspersión los cultivos o quemar rastrojos, verificación de las condiciones para el ganado.



Energía eólica: Mediciones de potencial eólico para instalación de sistemas de generación.



Ingeniería civil: Seguridad del emplazamiento, condiciones de trabajo, seguridad de la obra, operación segura de grúas, medición del esfuerzo del viento.



Guardacostas: Evaluación de condiciones para supervivencia o seguridad.



Meteorología: Fundamentalmente una rama de la Física de la atmósfera, que estudia el estado del tiempo, el medio atmosférico, los fenómenos allí producidos y las leyes que lo rigen.

2.2.1.3 El registrador de datos (data logger). Los datos de las velocidades y dirección del viento obtenidos por el anemómetro y la veleta, respectivamente,

son recogidos en un chip electrónico en una pequeña

computadora, el registrador de datos puede funcionar con batería durante un largo período de tiempo. Existen muchas marcas con distintas características las cuales se deben tener en cuenta según la aplicación y la amplitud del estudio que se desea hacer. Esto se debe combinar con un software que permita procesar de una manera eficiente y confiable los datos obtenidos con el registrador de datos, para así poder hacer evaluaciones y pronósticos a largo plazo de las condiciones eólicas en el lugar estudiado.

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Figura 2.7 Armario de conexiones para instalar el datalogger marca Ammonit.[24]

Figura 2.8 Gráfica de registro anemométrico. [8]

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2.2.2 Veletas. “El instrumento más común para medir la dirección del viento es la veleta. Esta señala la dirección desde la cual este sopla. Pueden ser de formas y tamaños diferentes: algunas con dos platos juntos en sus aristas directas y dispersas en un ángulo, otras con un solo platillo plano o una superficie aerodinámica vertical. Por lo general, son de acero inoxidable, aluminio o plástico” [23]. Para determinar la dirección del viento se usan, cada vez más, los sensores potencio métricos, ya que tiene una mejor resolución. Las veletas de bajo costo muestran, muy a menudo, un gran espacio en el norte, ya que tienen un potenciómetro muy simple, estos sensores suelen tener una vida útil muy limitada, porque el material electromecánico del que se componen no resiste la tensión de un uso prolongado. Existen diferentes tipos de veletas en función de su peso, tamaño, así como de su precio, y su estabilidad aumenta correlativamente con el peso. Las veletas de mayor tamaño reaccionan, incluso, con velocidades de viento muy pequeñas, estos criterios mejoran el pronóstico de la dinámica del viento.

Figura 2.9 Paletas de viento [23]

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2.3 Túneles aerodinámicos. “Después de que el hombre se da cuenta que para volar necesita más que imitaciones rudimentarias del aleteo de las aves y comprende que debe aumentar su conocimiento en lo que hoy en día llamamos aerodinámica, crea aparatos e instrumentos que le permitan medir las fuerzas que experimentan los cuerpos dentro de fluidos en movimiento. Desde el siglo XVIII rondaba la idea de que estas fuerzas dependían de la velocidad relativa entre el cuerpo y el fluido, por ello se diseñaron brazos mecánicos que se desplazaban sobre rieles, sosteniendo distintos prototipos; el problema de este sistema era que el modelo se movía a través de un flujo turbulento, desordenado por el movimiento del brazo. Para obviar este obstáculo, se decidió dejar el modelo quieto y hacer que circule el aire alrededor de él; y si a esta idea la colocamos dentro de un ducto, obtenemos lo que conocemos como un túnel de viento” [16]. Este tipo de equipo es utilizado para examinar líneas de corriente y las fuerzas que son inducidas a medida que el fluido pasa alrededor de un cuerpo que se encuentra dentro del área de trabajo. En general, dentro de los túneles de viento se trata de crear un ambiente de flujo permanente con ciertas características de velocidad y grado de turbulencia en un ambiente controlado. Los túneles de viento tienen múltiples aplicaciones y teniendo en cuenta la diversidad de usos es que se condiciona su diseño. Estas razones hacen que exista una gran cantidad de túneles aerodinámicos además de una gran cantidad de números Mach de funcionamiento, ámbitos de operación, tamaños de la sección de trabajo, modelos, pruebas y forma de los conductos, así como instrumentación para la toma de mediciones.

20 Los túneles se pueden clasificar respecto a distintos parámetros: Por su velocidad en la cámara de ensayos; subsónicos (números de Mach < 0.3), transónicos (0.3 < números de Mach < 1) y supersónicos (números de Mach > 1), por su área de sección de trabajo; supersónicos (secciones cuadradas de 10 cm de lado), subsónicos (secciones de hasta 10 m de lado), por su geometría global; circuito abierto, ver Figura 2.10 (el aire retorna atravez del local donde está ubicado el túnel) y de circuito cerrado ver Figura 2.11 (o con circuito de retorno).

Figura 2.10 Túnel de circuito abierto. [16]

Figura 2.11 Túnel de circuito cerrado. [16]

21 Aunque hay muchas familias de túneles de viento, en general pueden definirse como conductos que llevan en alguna parte de su trayecto un ventilador accionado por un motor, que se encarga de que el aire fluya de manera constante; usualmente las aspas del ventilador son diseñadas, según el tipo de túnel que se vaya a construir. La sección de interés para la experimentación es la sección de pruebas, que debe ser transparente para permitir la observación e incluso filmación, en ella se instala el modelo y diferentes aparatos que miden las fuerzas que experimenta éste y las condiciones del aire que atraviesa esa sección. Resulta de interés que la sección de pruebas sea de menor área que el resto del túnel, ya que por conservación de caudal genera una velocidad mayor cerca del modelo; ahorrando energía en el ventilador, que genera el mismo efecto en la sección de pruebas con una potencia menor, que además reduce las pérdidas por fricción en las paredes y codos del túnel. Como una reducción brusca en el área de la sección genera desprendimientos y turbulencias, en la entrada de esta se coloca un cono que reduce de manera gradual el área, al que se le llama contracción, de manera similar, al terminar la sección de pruebas hay un tramo llamado difusor, encargado de aumentar el área y disminuir la velocidad del aire. La importancia de los túneles de viento radica en que no es necesario someter a experimentación el prototipo sino a un modelo que guarde semejanza aerodinámica. Para conocer las fuerzas que se aplican al caso real, en un túnel subsónico, esta semejanza requiere que el número de Reynolds sea igual para el prototipo y el modelo, además debe existir una similitud geométrica, lo que hace que ambos tengan la misma escala de longitudes, tiempos y fuerzas. El tamaño del modelo define en muchos casos el tamaño de la sección; en teoría sería ideal que la sección tuviera el mayor ancho posible, sin embargo,

22 por razones económicas, es aceptable que la envergadura del modelo sea como máximo cuatro quintas partes del ancho de la sección, de manera que el efecto de las paredes no se vea reflejado en las mediciones. Dentro de las variaciones en los túneles de viento, la principal diferencia es la posibilidad de la recirculación del aire. Pueden ser de circuito abierto donde el aire que entra no vuelve a salir (Figura 2.10) o de circuito cerrado (Figura 2.11), donde el aire realiza siempre el mismo recorrido. Muchos túneles tienen propósitos específicos, por ejemplo los túneles de densidad variable, que buscan simular el flujo con altos números de Reynolds, lo que logran comprimiendo el aire hasta presiones cercanas a siete veces la atmosférica.

2.3.1 Diseño de túneles de viento [1] Selección de la geometría de los ductos: El objetivo global en un diseño de un túnel de viento es obtener un flujo uniforme, paralelo y estable en todas las partes de la sección de pruebas. En la mayoría de los casos este objetivo ideal es casi imposible de cumplir debido a problemas que tienen orígenes diversos. Entre los problemas que se enfrentan para lograr este propósito se tienen la maximización de los costos, espacio disponible, tiempo disponible y conocimiento disponible. Estos problemas deben ser resueltos en función de solucionar otros propósitos particulares deseados en la mayoría de los túneles, tales como: el mayor tamaño posible en la sección de pruebas, la mayor velocidad posible, flujo uniforme, paralelo y estable.

23 En los últimos años otro objetivo que ha surgido es mantener un bajo ruido de fondo durante el funcionamiento de los túneles de viento. Todos estos aspectos son relevantes en la decisión final para la elección de la geometría del túnel: elección de dimensiones transversales de la sección de trabajo, túnel de circuito abierto o cerrado, tamaño de los difusores, sistemas de absorción de vibraciones y todas las decisiones siempre en función de las variables económicas, los objetivos de experimentación y el espacio disponible de las instalaciones para su ubicación.

Túnel de circuito abierto o con circuito de retorno. El criterio para establecer si se necesita un túnel de circuito abierto o circuito cerrado radica en definir los propósitos del túnel, los recursos económicos disponibles, los conocimientos y espacio disponible. Por ejemplo para la investigación en ingeniería del viento se ocupa un túnel de capa límite atmosférica, en la mayoría de los casos es de circuito abierto, de sección de trabajo de gran longitud y secciones transversales que varían desde 1 m2 hasta 3 m2 .

Figura 2.12 (a) Túnel de circuito cerrado, (b) Túnel de circuito abierto [19]

24 Ventajas y desventajas de túneles de viento de circuito abierto.

Ventajas: 1. El costo que implica construir un túnel de viento de circuito abierto es generalmente mucho menor que un túnel de circuito con retorno. 2. Cuando se realizan pruebas de funcionamiento de máquinas de combustión interna y se hacen extensivas pruebas de visualización de flujo con humo, no existe problema de purgar el aire, debido a que no existe la recirculación del mismo, debido a que la entrada como la salida del circuito están abiertos a la atmosfera.

Desventajas: 1. Cuando se encuentran colocados en cuartos, dependiendo de la relación entre el tamaño del cuarto y el tamaño del túnel, se requerirá un gran juego de pantallas en la entrada para obtener una alta calidad de flujo. 2. Para un túnel de tamaño de sección de pruebas y velocidad dadas se requerirá más energía para ponerlo en funcionamiento. Este factor de decisión se aplica solo si el túnel es usado para proyectos de investigación, donde tiene una alta tasa de uso. 3. Generalmente los túneles de circuito abierto tienden a ser más ruidosos que los túneles de circuito cerrado. Para los túneles más grandes el ruido puede causar problemas con el medio ambiente.

25 Ventajas y desventajas de túneles de viento de circuito cerrado.

Ventajas: 1. Por medio del uso de alabes deflectores, alabes directos y pantallas, la calidad de flujo se conserva muy bien y será independiente de cualquier otra actividad que se realice en el edificio y la calidad de flujo no dependerá de la relación entre el tamaño del túnel y el cuarto donde está ubicado. 2. Se requiere menos energía para la impulsión del flujo en una sección de pruebas de tamaño y velocidades dadas. 3. Cuando se encuentra en operación el ruido de fondo es mucho menor que para un circuito abierto.

Desventajas: 1. El costo inicial es más alto debido al incremento en la ductería, tal es el caso de los ductos de retorno, alabes de giro y el segundo difusor. 2. Cuando se usa ampliamente en experimentos de visualización de flujo con humo, deberá existir un método para purgar el aire dentro del túnel. 3. Si el túnel tiene periodos de operación continua muy largos, debe existir un sistema de intercambio de aire o algún método de enfriamiento.

26 A continuación se van a describir las secciones de un túnel de viento las cuales son: -

Sección de pruebas.

-

Difusor.

-

Cono de contracción.

-

Reducción de turbulencia: "Honeycombs" y pantallas

Figura 2.13 Túnel de calibración S4, ventiladores (1), cámaras de tranquilización (2), enderezadores y uniformizadores de corriente (3), contracción (4), sección de pruebas (5), difusor de salida (6).[3] 2.3.1.1 Sección de pruebas: Tanto los requerimientos como los costos determinan el tamaño y velocidad del aire en la sección de pruebas y la potencia requerida por el ventilador. La sección puede tener muchas formas: circular, elíptica, rectangular, cuadrada, hexagonal u octogonal, como las pérdidas debidas a su forma son mínimas, la elección de su geometría obedece principalmente a consideraciones aerodinámicas y a la utilidad marginal que represente. El techo y piso planos hacen muy fácil la instalación de modelos, balanzas aerodinámicas y su calibración.

27 En especial una sección que tenga un alto igual a dos tercios de su ancho es aún más ventajosa pues requiere de menores correcciones. La longitud usual de una sección de pruebas varía entre una y dos veces la dimensión mayor de la sección. Este tipo de consideraciones ha traído en la práctica que la mayoría de proyectos de investigación sean hechos en túneles con anchos que varían entre 3m y 6m para aplicaciones aeronáuticas y entre 1m y 2m para aplicaciones en ingeniería de viento. No debe olvidarse hacer la sección transparente o colocar suficientes ventanas para su filmación y observación. 2.3.1.2 Difusor: Debido a que las pérdidas a través de un ducto varían proporcionalmente con el cubo de la velocidad, el objetivo del difusor es reducir la velocidad expandiendo el fluido y recuperando la presión estática, el difusor está dividido en dos partes por el ventilador. Los difusores son muy sensibles a errores de diseño, pueden crear separación de la capa límite de manera intermitente o estable, que es difícil de detectar y puede causar vibración en el túnel, oscilación del ventilador y variación en la velocidad de la sección de pruebas. El diseño del difusor resulta ser clave en el éxito del túnel, pues es necesario encontrar el punto óptimo para aumentar el área, sin permitir que la capa límite se desprenda. La relación de áreas recomendada debe ser de cinco o seis a uno y el ángulo debe ser de siete grados o menos.

28 2.3.1.3 Cono de contracción: Los dos problemas que debe superar un cono de contracción tienen que ver con su geometría; primero, se produce un gradiente de velocidad opuesto al deseable en la entrada y salida de la contracción, lo que puede generar un desprendimiento, aumentando la potencia y disminuyendo la calidad de la medición. Con el desarrollo de las computadoras y de los métodos numéricos se han podido implementar programas que simulen el papel de las contracciones, evitando hacer piezas reales inútiles. 2.3.1.4 Reducción de turbulencia: "Honeycombs" y pantallas La turbulencia en la sección de pruebas se reduce instalando honeycombs y pantallas antes de la contracción. Las pantallas hacen que la presión tenga una gran caída en el sentido del flujo, lo que reduce de una manera drástica las velocidades altas y de una menos severa las bajas; en ambos casos genera una velocidad axial uniforme. Los honeycombs hacen que la presión caiga de forma moderada, teniendo un efecto menor en la homogeneización de las velocidades axiales, pero debido a su longitud vuelve constantes las velocidades laterales. Los Honeycombs

se encuentran en la cámara de sedimentación y se utilizan para

reducir faltas de uniformidad en el flujo. Para obtener un beneficio óptimo, el grosor de la celula debe ser de 6 a 8 diámetros.

29

2.3.2 Tubo de Pitot. 2.3.2.1 El túnel de viento y el tubo Pitot: El tubo de Pitot, inventado por el ingeniero francés Henri Pitot en 1732, se utiliza en un túnel de viento para conocer la velocidad de un fluido durante la calibración de un anemómetro y este consiste en un pequeño tubo con la entrada orientada en contra del sentido de la corriente del fluido como se puede ver en la Figura 2.14.

Figura 2.14 Diagrama del flujo sobre el tubo pitot.[21] Los tubos de Pitot son instrumentos sencillos, económicos y disponibles en un amplio margen de tamaños, para los cuales se recomienda un periodo de calibración de 10 años.

Figura 2.15 Ejemplos de tubos Pitot en un túnel de viento.[21]

30 El tubo pitot mide la velocidad del fluido en un punto y entre sus ventajas más importantes destacan la escasa caída de presión y su bajo precio, por lo que representa una buena elección para aplicaciones como la medición de la velocidad del aire en un túnel de viento. En la Figura 2.16 se puede observar el funcionamiento del instrumento donde el orificio del tubo toma la presión total y la conduce al punto (a). La presión estática se toma desde una parte lateral y se conduce a la conexión (b). La presión diferencial resultante es una presión dinámica que depende de la velocidad.

Figura 2.16 Diagrama de funcionamiento.[21]

31 Después de obtener las diferencias de presiones se puede proceder a calcular la velocidad del fluido en el medio donde fue medido. La fórmula para obtener la velocidad es:

v =s *

2 xp



Donde v = Velocidad en m/s. s = Factor tubo Pitot.

 = Densidad del aire en kg/m3 p = Presión diferencial en Pascal medido en tubo pitot.

Figura 2.17 Datos obtenidos a través de un tubo pitot. [21]

(2.3-1)

32

2.4 El viento: Recurso aprovechable. Por lo general se necesitan promedios anuales de velocidad del viento superior a los 5 metros por segundo, o sea, 18 kilómetros por hora, para poder explotar el recurso eólico de una manera efectiva. De acuerdo con la norma para la medición, se coloca el anemómetro a 10 metros de altura donde la velocidad del viento es mayor conforme se desplaza a mayor altura; a baja altura lo frena la "rugosidad" del terreno: los árboles, las edificaciones, es decir, todos los accidentes topográficos. De manera adicional se realizan mediciones a 20, 30 ó 40 metros. Las torres más altas para máquinas que funcionan con el viento suelen alcanzar los 80 metros. Para obtener resultados satisfactorios en la generación de energía eólica es necesario estimar el recurso eólico de una manera muy cuidadosa. Donde este análisis requerido depende directamente de la aplicación y la escala prevista, un proyecto a gran escala conectado a la red requiere de un estudio más profundo que un pequeño sistema aislado. El método más exacto a pesar de ser el más costoso, para conocer el potencial de producción de energía del viento, es la instalación de uno o más anemómetros, los cuales, periódicamente, generan datos de la velocidad y la dirección del viento en forma electrónica. Hay tres componentes del viento que determinan la potencia disponible de un sistema de conversión de energía eólica:

33 1) Velocidad del viento: Es un parámetro crítico porque la potencia varía según el cubo de la velocidad del viento, o sea, una o dos veces más alta significa ocho veces más de potencia. Además, la velocidad varía directamente con la altitud sobre el suelo, por la fricción causada por montañas, árboles, edificios y otros objetos. Las turbinas eólicas requieren una velocidad de viento mínima para empezar a generar energía: para pequeñas turbinas, este es, aproximadamente de 3,5 metros por segundo (m/s), para turbinas grandes y 6 m/s, como mínimo. 2) Características del viento (turbulencia): Es la relación entre el desvío típico y la velocidad máxima del viento, lo cual se debe tener en consideración ya que puede generar problemas a las instalaciones y a una explotación adecuada del recurso. 3) Densidad del aire: Temperaturas bajas producen una densidad del aire más alta. Mayor densidad significa más fluidez de las moléculas en un volumen de aire dado y más fluidez de las moléculas encima de una pala de la turbina produce un rendimiento más alto de la potencia, para una velocidad del viento dada.

2.4.1 Distribución de Weibull, descripción de las variaciones del viento. Para la industria eólica es muy importante ser capaz de describir la variación de las velocidades del viento. Los proyectistas de turbinas necesitan la información para optimizar el diseño de sus aerogeneradores, así como para minimizar los costes de generación.

34

Figura 2.18 Distribución de probabilidad de la velocidad del viento.[26]

Si se miden las velocidades del viento a lo largo de un año, con anemómetros y veletas, se observará que en la mayoría de áreas los fuertes vendavales son raros, mientras que los vientos frescos y moderados son bastante comunes. La variación del viento en un emplazamiento típico suele describirse utilizando la llamada Distribución de Weibull como la que se muestra en la Figura 2.18. Este emplazamiento, por ejemplo, tiene una velocidad media del viento de 7 metros por segundo. El gráfico de la Figura 2.18 muestra una distribución de probabilidad. El área bajo la curva siempre vale exactamente 1, ya que la probabilidad de que el viento sople a cualquiera de las velocidades, incluyendo el cero, debe ser del 100%.

35 La mitad del área azul está a la izquierda de la línea negra vertical a 6,6 metros por segundo. Los 6,6 m/s son la mediana de la distribución, esto significa que la mitad del tiempo el viento soplará a menos de 6,6 m/s y la otra mitad soplará a más de 6,6 m/s. La velocidad del viento media es el promedio de las observaciones de la velocidad del viento que tendremos en ese emplazamiento. La distribución de las velocidades del viento es sesgada, es decir, no es simétrica, a veces se tendrán velocidades de viento muy altas, pero son muy raras. Por otro lado, las velocidades del viento de 5,5 m/s son las más comunes. Los 5,5 metros por segundo es el llamado valor modal de la distribución.

2.4.2 Mediciones de la velocidad del viento en la práctica La mejor forma de medir la velocidad del viento en una futura localización de una turbina eólica es situar un anemómetro en el extremo superior de un mástil que tenga la misma altura que la altura del eje de la turbina que se va a utilizar. Esto evita la incertidumbre que conlleva el recalcular la velocidad del viento a una altura diferente. Colocando el anemómetro en la parte superior de la torre se minimizan las perturbaciones de las corrientes de aire creadas por la propia torre. Si el anemómetro está situado en la parte lateral de la torre es fundamental enfocarlos en la dirección de viento dominante para minimizar el abrigo del viento.

36 2.4.2.1 ¿Qué torre elegir? [22] Para evitar el abrigo de viento, en lugar de utilizar torres de celosía, normalmente se utilizan postes cilíndricos delgados, tensados, en los que se colocan los mecanismos de medición. Los postes son suministrados en kits de fácil ensamblaje, por lo que se puede instalar una torre para mediciones de viento en la altura del buje de una futura turbina sin necesidad de una grúa.

Figura 2.19 Torre recomendada de postes cilíndricos. [5]

37 2.4.2.2 Ubicación y exposición de los instrumentos de medición del viento. [23] Para obtener datos representativos en los estudios sobre el viento es clave la ubicación adecuada de los instrumentos. Estos se deben colocar lejos de obstrucciones que puedan influir en las mediciones, en el momento de estudiar un emplazamiento en particular se debe tomar en cuenta la accesibilidad y la seguridad, para que no comprometan la calidad de los datos. Se deberían establecer alturas adecuadas de medición a partir de cada caso y según la aplicación. Además, se deben ubicar en la parte superior de esta o, si están en un lado de la torre, se deben ubicar a una distancia de al menos dos veces el diámetro/diagonal de la torre, extendidas hacia afuera en dirección del viento prevalente como se observa en la Figura 2.20.

Figura 2.20 Ubicaciones recomendadas para colocar los instrumentos de viento en una torre de rejillas. [23]

38

Figura 2.21 Ubicaciones recomendadas para colocar los instrumentos de viento en una torre cilíndrica. [5]

Para los estudios son útiles tanto la temperatura del aire ambiental en un solo nivel (generalmente 1,5 a 2 m sobre el suelo) como la diferencia de temperatura entre dos niveles (generalmente 2 m y 10 m). Estas medidas sirven para realizar cálculos sobre la elevación de la pluma y para determinar la estabilidad atmosférica.

39

CAPÍTULO 3: Estudio técnico (Ingeniería del proyecto). En este apartado se analizarán los detalles funcionales de los componentes propuestos que conformarán el laboratorio, los cuales se basan en instrumentos de medición tales como; anemómetros, veletas, torre de medición, túnel de viento, y los distintos sistemas de cómputo requeridos para el análisis de los datos recopilados. Por otra parte se han de estudiar las normas y los entes de acreditación que rigen para este tipo de laboratorios.

3.1 Especificaciones técnicas y funcionales de los equipos a instalar. En esta sección se analizan las especificaciones técnicas y constructivas de los elementos que contendrá el laboratorio eólico propuesto en este proyecto. Para la medición a instalar se recomienda utilizar equipo de la marca NRG Systems por la relación entre su bajo costo y calidad de productos. Se pueden verificar los precios en el ANEXO C.

3.1.1 Registrador de datos (datalogger): Los datos de dirección y velocidad del viento serán recopilados por el dispositivo de la Figura 3.1, para ser posteriormente procesados.

Figura 3.1 Registrador de datos marca NGR Symphonie Plus. [28]

40

3.1.2 Anemómetros: El dispositivo de la Figura 3.2 es un anemómetro utilizado en todo el mundo en la exploración de energía eólica. Cuenta con un certificado de la calibración expedido por el Instituto Nacional de Tecnología y Estándares (NIST). El # 40C se construye de Lexan resistente con las copas moldeadas en una sola pieza para obtener un mejor rendimiento.

Figura 3.2 Anemómetro #40C marca NGR.[27]

3.1.3 Veletas: El NRG # 200P es el estándar en la industria de veletas de dirección del viento utilizados en todo el mundo. Están construidas de acero inoxidable y componentes termoplásticos resistentes a la corrosión.

Figura 3.3 Veleta #200P marca NGR. . [27]

41

3.1.4 Pararrayos: Este es un dispositivo necesario para proteger de cualquier descarga eléctrica los equipos de medición instalados.

Figura 3.4 Pararrayos Punta Franklin.[29] La especificación del pararrayos y sus accesorios se pueden ver en el ANEXO E.

3.1.5 Software de análisis: El software a utilizar para el procesamiento de datos es el “Symphonie Data Retriever Software”. El software se puede ver en la Figura 3.5.

Figura 3.5 Software para análisis de datos.[30]

42

Algunas características del software son: - Los usuarios pueden importar datos, exportar datos y generar informes (rosa de los vientos, distribución de frecuencias, gráficos mensuales, etc). - Los usuarios pueden crear, guardar y aplicar sus propios filtros de datos para los datos de sensores defectuosos, etc. - Distribución de frecuencias de velocidad del viento para cualquier canal. - Rosa de los vientos para cualquier tipo de anemómetro. - Posee 12 canales.

3.1.6 Torre de medición: Existe la opción de que la torre sea de configuración de rejilla, tipo A de 9 metros de altura y en ese caso puede ser la que provee la empresa “Torres de Costa Rica”.

Figura 3.6 Torre de rejilla. [23]

43

Para la torre de medición, se recomienda instalar una de tipo cilíndrica, ya que produce menor cantidad de turbulencia, y se recomienda construirla con las dimensiones que se presentan en la Figura 3.7. Para el dimensionamiento se hizo referencia a la Figura 2.21

Figura 3.7 Torre cilíndrica, con dimensiones recomendadas para su construcción. Las características de los tubos son las siguientes: Tubo A: Diámetro = 100mm (Tubo galvanizado), Largo = 6 mtrs. Tubo B: Diámetro = 31mm (Tubo galvanizado), Largo = 6 mtrs. En el anexo A, se pueden encontrar recomendaciones para una adecuada ubicación de los instrumentos de medición en la torre.

44

3.1.7 Túnel de viento: Para el laboratorio se propone un túnel de viento tipo soplador (Blower Wind Tunnel) de circuito abierto el cual se puede visualizar en la Figura 3.8.

Figura 3.8 Túnel de viento tipo soplador.[18] Los componentes del túnel son los siguientes: A- Ventilador centrífugo. B- Difusor angular. C- Cámara de estabilización. D- Contracción. E- Sección de pruebas. F- Difusor de salida. 1- Pantallas. 2- Honey combs 3- Pantallas de turbulencia 4- Anemómetro a calibrar.

45

Figura 3.9 Túnel de viento tipo soplador, producto de la empresa Aerolab.[19]

Los túneles tipo soplador son configuraciones más flexibles debido a que el ventilador está en la entrada del túnel, por lo que la sección de pruebas puede ser fácilmente intercambiada o modificada sin necesidad de interrumpir el flujo. Estos túneles son tan robustos que los difusores de salida a menudo pueden ser omitidos por completo para facilitar la tarea de manipular las muestras y los sopladores centrífugos tienen un rango de operación mucho más grande que los ventiladores axiales. Los sopladores centrífugos son casi siempre "fuera de la plataforma", por lo que el proceso de diseño se reduce a buscar el catálogo del fabricante para una unidad que produce el caudal de aire necesario.

Figura 3.10 Soplador centrífugo. [10]

46

Figura 3.11 Estructura de la sección de pruebas. Dimensiones: 0,7x0,7x0,9m (Alto (y) Ancho (x) Largo (L))[11] La Figura 3.11 muestra las dimensiones de la sección de pruebas necesaria para los propósitos del laboratorio, la cual es muy importante para el dimensionado del resto del túnel, y posee las dimensiones necesarias para la calibración de anemómetros como lo visto en la sección 2.3.1, la cual dice que la longitud aproximada de la sección de pruebas puede medir entre 1m y 2m para aplicaciones en ingeniería de viento y en este caso mide 0,9mtrs la cual está dentro del rango aceptable para la aplicación que se necesita. Con respecto a la sección transversal esta debe cumplir con la condición mínima de que el anemómetro alcance libremente y principalmente se debe de reducir el efecto de bloqueo que puede causar el anemómetro, esta dimensión se calcula dimensionando la sección transversal al menos tres veces la longitud del anemómetro y las dimensiones de la sección transversal de 0,7x0,7mtrs lo cual cumple con este requerimiento.

47

Adquisición de Datos y Control de los Sistemas del túnel de viento. La empresa Aerolab ofrece sistemas de adquisición de datos que se podrían utilizar en la implementación del túnel de viento en la EIE, utilizando hardware de National Instruments y el software LabVIEW.

Figura 3.12 Sistema de adquisición de datos, producto de la empresa Aerolab.[20]

Los datos típicos del sensor incluyen: -

Presión

-

Posición

-

Temperatura

Este sistema es bastante práctico y permite una amplia gama de soluciones relacionadas con la manipulación de los datos.

48

Figura 3.13 Capturas de pantalla de los sistemas de adquisición de datos, producto de la empresa Aerolab.[20]

En la Figura 3.14 se pueden observar dimensiones aproximadas del túnel de viento que cumple con las necesidades para la calibración de anemómetros. Se eligió un túnel de circuito abierto ya que el costo que implica construir un túnel de viento de circuito abierto es generalmente mucho menor que un túnel de circuito con retorno (ver sección 2.3.1), y se plantea un túnel de tipo soplador ya que su mayor beneficio es que permite que el túnel de viento tenga menores dimensiones e igualmente cumplir con la misma función de calibrar anemómetros.

49

Figura 3.14 Dimensiones aproximadas de un túnel tipo soplador a instalar en la EIE para la calibración de anemómetros.

Las dimensiones de la Figura 3.14 son aproximadas, y se calcularon con respecto a los siguientes aspectos; - Espacio disponible, el cual es de 7,50 x 6,25mtrs. (Aula 103) - Referencia de dimensiones de otros túneles con la misma funcionalidad. - Teoría relacionada con el tema. - Recomendaciones de personas expertas en el tema. Las dimensiones de la Figura 3.14 son aproximadas, pero pueden servir para tener un panorama de las dimensiones y características generales del túnel de viento que se podría instalar en la EIE.

50

3.2 Procesos a implementar en el laboratorio. A continuación se describen los procesos a realizar en el laboratorio.

3.2.1 Procesamiento de datos del viento, recopilados por la medición instalada y el cálculo de potencia de un aerogenerador. Es necesario poder conocer la forma general en que se interpretan los datos obtenidos por los instrumentos de medición para luego poder cuantificar el potencial energético de la zona, para lo cual se hace una referencia básica del procedimiento a continuación.

3.2.1.1 Datos recopilados por los instrumentos de medición, por medio del registrador de datos (datalogger). En las Figura 3.15 se muestra información proveniente del software de adquisición de datos. Esta información representa la rosa de los vientos, la que nos proporciona información relacionada con la dirección predominante del viento en el punto de medición.

Figura 3.15 Rosa de los vientos mostrada por el software de adquisición de datos.[12]

51

Figura 3.16 Distribución de frecuencias respecto a la velocidad del viento mostrado por el software de adquisición de datos.[12]

En la Figura 3.16 se grafican las frecuencias de distintas velocidades del viento, lo que nos da información de las velocidades predominantes durante los periodos de medición.

3.2.1.2 Producción energética. En la Figura 3.17 se puede observar la curva de potencia de un aerogenerador en particular, la cual es utilizada para calcular la energía que podría generar durante un periodo de tiempo teniendo los datos del viento recopilados mediante una medición instalada en un emplazamiento.

52

Figura 3.17 Curva de potencia de un aerogenerador en particular. [13]

La energía producida se calcula con la siguiente formula:

EAG ( x) =24hx365i 1 %tiempo x (i)xPAG (i) n

(3.2-1)

Donde EAG(x) = La energía anual producida por un aerogenerador a una altura “x”. %tiempox(i) = El porcentaje del tiempo anual en el que el tiempo tiene una velocidad “i”. PAG(i) = Potencia generada por un aerogenerador a una velocidad “i”. En el link de la bibliografía [17] hay un programa en línea para calcular la energía generada por un aerogenerador. http://guidedtour.windpower.org/es/tour/wres/pow/index.htm

53

3.2.2 Procedimiento para la calibración de un anemómetro según la norma IEC 61400-12-1.[14] El anemómetro correrá durante unos 5 minutos en la sección de pruebas, antes de que inicie el procedimiento de calibración con el fin de evitar el efecto que las variaciones de temperaturas puedan tener sobre los cojinetes del anemómetro. La calibración se realiza tanto con el viento aumentando como disminuyendo de velocidad en el rango de 4 m/s hasta 16 m/s en un intervalo de calibración de 1 m/s o menos. Al tomar las lecturas de esta manera es posible identificar si los efectos de histéresis están presentes en el equipo de medición. La frecuencia de muestreo será de al menos 1 Hz, y antes de la recopilación de los datos en cada velocidad del viento, se permitirá el tiempo necesario para que el flujo y las condiciones se establezcan. La densidad del aire ρ se calculará con base en la temperatura T del aire medida en el túnel de viento, la humedad relativa y la presión barométrica B, se usan en la siguiente ecuación;

 1 1 B 1     =   PW   T R R R  

O



O

W



B Es la presión barométrica T Es la temperatura absoluta (K) Ø Es la humedad relativa (rango de 0 a 1) Ro Es la constante de los gases del aire seco (287,05 J/KgK) Rw Es la constante del gas de vapor de agua (461,5 J/KgK)

(3.2-2)

54

Pw Es la presión del vapor (Pa) = 0,0000205 exp (0,0631846.T) donde la presión de vapor Pw depende de la temperatura.

La velocidad media del flujo en la posición del anemómetro se calcula a partir de presión diferencial medida Δpref en la posición de referencia utilizando la ecuación;

v = Kb

1 n  n i 1

 2 Kc  Pr ef , i    Ch   

(3.2-3)

Donde Ch es el coeficiente del tubo pitot. Kc Es el factor de calibración del túnel de viento previamente definido. Kb es el factor de corrección de bloqueo. n es el número de muestras en el intervalo.

El factor de corrección de bloqueo para el caso de túneles de viento cerrados debe calcularse usando el teorema de Maskells. Cerca de 1/4 de la relación de bloqueo se utiliza para el cálculo de incertidumbre en los túneles de viento cerrado y 1/16 de túneles de viento abierto.

55

Análisis de datos Un análisis de regresión lineal se llevará a cabo con los datos de la calibración para la estimación de los siguientes parámetros: Desplazamiento, pendiente, coeficiente de regresión, incertidumbre estándar en la pendiente, la intersección y la covarianza de la pendiente y la intersección de la velocidad del viento. Si el coeficiente de correlación r, para los datos es menor que 0,99995 la calibración se repite. Si el coeficiente sigue siendo bajo, entonces es que la instalación de calibración es inadecuada o el anemómetro es no lineal y no deberán utilizarse. El buen funcionamiento de la instalación puede verificarse calibrando el anemómetro en otra instalación para analizar los resultados o perteneciendo a una organización como MEASNET.

Figura 3.18 Gráfica de la relación entre la velocidad registrada del anemómetro con respecto a la velocidad obtenida por el tubo pitot.

56

Análisis de incertidumbre Se requiere que un análisis de incertidumbre se lleve a cabo en conformidad con la guía ISO para la expresión de la incertidumbre que abarca tanto la incertidumbre de tipo A y la de tipo B. La magnitud neta de la incertidumbre debe ser evaluada estadísticamente y se tendrá en cuenta: -

La incertidumbre de las medidas de la velocidad del flujo (tubos de Pitot, transductores, la evaluación la densidad del aire, etc);

-

Medidas de frecuencia.

-

La calibración del túnel de viento incluyendo el efecto de bloqueo.

-

La variabilidad del flujo en las proximidades del anemómetro.

Incertidumbre tipo A: La única incertidumbre de esta categoría que hay que tener en cuenta es la medición y normalización de datos de energía eléctrica. Incertidumbre tipo B: Las incertidumbres de esta categoría son las relacionadas con los instrumentos, los datos de los sistemas de adquisición y el terreno que rodea el funcionamiento del equipo.

Formato de reporte La documentación deberá facilitar información sobre el procedimiento seguido y la instalación utilizada para la calibración de los anemómetros. El informe de calibración de un anemómetro deberá contener como mínimo la siguiente información:

57

-

Marca, tipo y número de serie del anemómetro y número de serie de la copa, si se transportase por separado.

-

Diámetro del tubo del sistema de montaje.

-

Marca, tipo y número de serie de convertidores externos (convertidores de frecuencia a voltaje).

-

Nombre y dirección del cliente.

-

Firmas de las personas que llevaron a cabo la calibración.

-

Nombre del túnel de viento.

-

Las condiciones ambientales durante la calibración (temperatura del aire, presión atmosférica y humedad)

-

Parámetros de regresión (Offset, pendiente, coeficiente de regresión, la incertidumbre estándar en la pendiente y de la intersección y la covarianza de la pendiente y la intersección de la velocidad del viento).

-

Presentación tabular y gráfica (desviaciones de la línea de regresión linear amplificada) de todos los puntos de calibración y resultados de la regresión.

-

Incertidumbre asociada a cada punto de medición.

-

La fecha de la calibración.

-

Fotografía que muestra el anemómetro y el montaje en el túnel de viento.

58

3.3 MEASNET. El objetivo de MEASNET es garantizar la calidad de las mediciones durante la calibración de anemómetros llevadas a cabo por los miembros del grupo, con el fin de permitir el mutuo reconocimiento y la capacidad de intercambio de los resultados.

3.3.1 Evaluación de la solicitud de membresía a MEASNET. Para ser miembro de MEASNET se tiene como requisito participar en un procedimiento de Evaluación del Solicitante (AAP), que tiene como objetivo garantizar que se cumplen los requisitos necesarios para ser miembro. La AAP se aplicará a todas las tareas de medición en las que un solicitante pretende ser reconocido.

Ámbito de aplicación del procedimiento de evaluación del solicitante La AAP incluye: -

Comparar las últimas pruebas de laboratorio realizadas en competencia con MEASNET,

-

Revisión de un informe de medición.

-

Visita a las instalaciones del solicitante, en caso de que se considere necesario después de la verificación del informe de la medición.

59

La ejecución de la AAP está a cargo del Coordinador del Grupo de Expertos y el proceso será revisado por el Vice-Presidente Ejecutivo designado, para esta tarea, por el Consejo de Miembros (COM).

Ejecución Preparación Tras la decisión de la Junta Ejecutiva del MEASNET en iniciar la AAP para un solicitante, el Coordinador de los respectivos grupos de expertos nombra a un equipo de evaluación con un mínimo de dos y un máximo de cuatro miembros, que son aprobados por MEASNET para la medición respectiva. Si es necesario el coordinador nombra a un líder para el equipo. El jefe del equipo de evaluación debe desarrollar un plan de evaluación, que puede contener todas o sólo algunas de las medidas del ámbito de aplicación. El costo de una evaluación es de € 2.000, -, € 3.500, - o de 5.000 €, dependiendo del trabajo.

Acciones y Cronograma La propuesta del equipo de evaluación tiene debe realizarse un mes posterior a la solicitud de la Junta Ejecutiva. Después de que un equipo de evaluación ha sido nombrado, el Presidente Ejecutivo tiene dos semanas de tiempo para la aprobación, de lo contrario el equipo de evaluación será aprobado. El Presidente Ejecutivo informará al solicitante sobre el Equipo de Evaluación y su líder.

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Un mes más tarde, el Presidente Ejecutivo enviará el plan de evaluación para el solicitante. El Plan de Evaluación contiene las acciones necesarias a implementar y el calendario. El solicitante puede pedir modificaciones de los plazos si el caso lo amerita. Durante el curso de la Evaluación se cumplirá el calendario aprobado. Durante el proceso de ejecución, es importante que exista una comunicación efectiva entre el Solicitante y el y Jefe de Equipo de Evaluación.

Resultado de las acciones. La evaluación concluye con el informe del director del equipo de evaluación al Consejo de Miembros.

-

Si la evaluación se ha realizado correctamente, el jefe del equipo de Evaluación solicitará al Consejo de Miembros la aceptación del solicitante para este tipo de medición.

-

Si la evaluación no tuvo éxito, el líder del Equipo de Evaluación pedirá al Consejo de Miembros el rechazo del solicitante para este tipo de medición.

Todos los informes de evaluación se enviarán al Presidente Ejecutivo y al solicitante cuando la evaluación fue finalizada.

61

3.3.2 Procedimiento de medición de referencia según MEASNET. [4] El procedimiento es considerado como el más aceptado internacionalmente, donde se obtendrán resultados y se establecerán estándares que influirán en los servicios futuros de calibración que se ofrezcan, en conformidad con el Programa de evaluación de la Calidad.

Requisitos. Adicional a las disposiciones de la referencia basada en la norma IEC 61400-12-1:2005, aplicarán los siguientes requisitos:

a- Requisitos generales. 1) La participación en la Ronda Robín de calibración del anemómetro MEASNET. La integridad del procedimiento de calibración de un anemómetro se verifica con la participación de la institución en la Round Robín. 2) Tubos de Pitot Para los tubos de Pitot se recomienda un intervalo de calibración de 10 años siempre que cumplan con los requisitos de la norma ISO 3966. b- Requisitos del túnel de viento 1) Interferencia del anemómetro instalado para la posición de referencia. La interferencia que produce el anemómetro a la medida de la referencia de la velocidad del viento debe ser investigada. La interferencia del anemómetro a la posición de referencia deberá ser inferior a 0,2% a los 10 m/seg.

62

2) Intensidad turbulencia en el túnel de viento. La intensidad de la turbulencia debe ser inferior a 2% para un promedio de hasta 1 minuto, esto para asegurar cierta estabilidad en la turbulencia. c- Procedimiento de calibración 1) Calibración de distintos tipos de anemómetros de copa. El método utilizado para la determinación de la velocidad de referencia del viento en el presente procedimiento es independiente del tipo del anemómetro a calibrar. Por lo tanto, se puede aplicar para la determinación de la velocidad de referencia del viento para la calibración de cualquier tipo de anemómetro. d- Formato de notificación 1) Presentación de incertidumbre. El cálculo de la incertidumbre debe hacerse de acuerdo con las exigencias del procedimiento de medición de referencia. 2) Responsabilidades La Ronda Robín (RR) para la calibración del anemómetro, se organiza en el marco de responsabilidad del Grupo de Expertos de MEASNET. El grupo designa al coordinador de cada Ronda Robín. 3) Plan RR Un plan de RR debe ser acordado y se dejará constancia antes del comienzo del proceso, y debe incluir la siguiente información:

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a) El nombre y la dirección del distribuidor del RR; b) El nombre y la dirección del coordinador y otro personal involucrado en el diseño y el funcionamiento del proceso. c) La naturaleza y la finalidad del régimen; en la calibración del anemómetro RR acuerdo con los procedimientos MEASNET. d) Referencia procedimientos IEC 61400-12-1:2005 Procedimiento para MEASNET " calibración de anemómetros" e) Los participantes previstos (Nombres y direcciones)

Adicionalmente el plan de RR debe incluir información sobre los siguientes datos: 1) Identificación de los anemómetros a calibrar Esto debe incluir al menos lo siguiente: - Tipo de anemómetro y el fabricante. - Identificación individual del anemómetro (número de serie, código de equipo). - El método de montaje del anemómetro y las dimensiones principales: Se recomienda que una barra de montaje se debe entregar para cada anemómetro y si fuera posible, la barra de montaje para el anemómetro será utilizada por todas las instituciones durante las respectivas calibraciones. - Información acerca de las conexiones eléctricas y los principios de operación para cada anemómetro, preferentemente los manuales de los respectivos fabricantes.

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2) Un calendario incluyendo la espera inicial y fechas o plazos del plan, y, en su caso, las fechas en que las pruebas se llevarán a cabo por los participantes 3) Esquema del análisis estadístico que se utilizará. 4) Una descripción de los datos a ser devueltos a los participantes. 5) Una descripción de la medida de los resultados de pruebas, y las conclusiones que se basarán en los resultados.

3.4 Sistemas de calidad. [3] Para la implementación del laboratorio es necesario contar con un sistema de calidad, el cual consiste en un conjunto de normas y requisitos relativos a la forma de realizar las actividades que garanticen su correcta ejecución; para ello el laboratorio debe asegurar el cumplimiento de la norma internacional ISO 17025. Un sistema de calidad implementado en un laboratorio es de gran importancia, ya que permite: 

Garantía de calidad para las actividades a las cuales se dedica.



Reconocimiento internacional, debido a que existen acuerdos de mutuo reconocimiento entre los laboratorios acreditados en distintos países.



Garantía ante los clientes por el cumplimiento de la norma ISO 17025.

A continuación se describen los requisitos que debe cumplir el laboratorio además de distintas acciones que se deben de tener en cuenta ante distintas situaciones que se puedan presentar durante el desarrollo de los procedimientos.

65

3.4.1 Requisitos de Gestión A continuación se resumen los requisitos más destacados contemplados en la norma ISO 17025:2005. a) Organización: El laboratorio debe pertenecer a una entidad con responsabilidad legal, y las calibraciones se realizan de acuerdo a la norma ISO 17025 y deben satisfacer las necesidades de los clientes. Además, el personal directivo y técnico debe disponer de la autoridad y los recursos necesarios para poder realizar las actividades a las cuales se dedica el laboratorio. Se deben tener políticas o procedimientos que aseguren la protección de información confidencial de los clientes. b) Sistema de gestión: Debe existir un manual de calidad donde se documenten las políticas de calidad y sus objetivos, los cuales se analizan durante la revisión del sistema por la dirección y debe estar disponible a todo el personal del laboratorio para ser aplicada sin ningún inconveniente. c) Control de documentos: Se debe establecer un procedimiento para el control de documentos internos y externos que formen parte del sistema de calidad, de forma que se asegure que los documentos son revisados y aprobados antes de su distribución por personal autorizado. Se establece como se realizan los cambios en los documentos, quien se encarga de realizarlos y como se identifican los cambios.

66

d) Revisión de pedidos, ofertas y contratos: Se deben establecer procedimientos para la revisión de los pedidos, ofertas y contratos. e) Compra de servicios y suministros: El laboratorio debe establecer criterios para escoger a sus proveedores y establecer procedimientos para la inspección previa a la utilización de los materiales comprados. f) Servicio al cliente: Se establece la necesidad de cooperación con los clientes para definir correctamente sus necesidades, se debe garantizar la confidencialidad de los datos proporcionados y procurar la satisfacción del cliente. g) Quejas: El laboratorio dispondrá de procedimientos para la resolución de quejas recibidas de los clientes. h) Control de trabajos no conformes: La sistemática debe contemplar el responsable de la gestión del trabajo no conforme, la notificación al cliente y la responsabilidad de autorizar la reanudación del trabajo si este ha tenido que ser interrumpido i) Mejora: La eficacia del sistema de gestión ha de ser una actividad continua mediante el uso de la política, objetivos, resultados de auditorías, acciones correctivas, y preventivas. j) Acciones correctivas: Se refiere a la detección del trabajo no conforme, se debe hacer un análisis para determinar la raíz del problema, identificar la acción que elimine el problema y prevenir su repetición.

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k) Acciones preventivas: Estas acciones tratan de identificar mejoras necesarias y potenciales fuentes de no conformidad. l) Control de registros: El laboratorio tiene que establecer procedimientos para la identificación, recopilación, codificación, acceso, archivo, almacenamiento, mantenimiento y disposición de los registros técnicos y de calidad. m) Auditorías internas: Se realizarán periódicamente, al menos anualmente, de acuerdo a un

calendario

establecido. n) Revisiones por la dirección: Se analizan informes del personal directivo, los resultados de las auditorías internas y externas, las acciones correctivas y preventivas, la adecuación de políticas y procedimientos, lo resultados de intercomparaciones.

3.4.2 Requisitos Técnicos. a) Generalidades: El laboratorio debe tener en cuenta diversos factores que pueden influir en la exactitud y confiabilidad de las calibraciones realizadas como: humanos, instalaciones, métodos utilizados, equipos, trazabilidad etc.

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b) Personal: Se debe asegurar la competencia del personal que realiza calibraciones, evalúa resultados y firma certificados de calibración. Todo el personal debe estar cualificado y autorizado para las tareas que desempeña. c) Instalaciones y condiciones ambientales: Las instalaciones deben de resultar adecuadas para la actividad a realizar, estando separadas de áreas vecinas donde se realicen actividades incompatibles y con control de acceso. d) Métodos de ensayo y validación de métodos: El laboratorio debe emplear procedimientos adecuados para las calibraciones dentro de su alcance donde se incluirán instrucciones para la manipulación, transporte, almacenamiento, preparación y estimación de incertidumbre de la medida; deben existir instrucciones de uso de los equipos utilizados en las calibraciones. e) Equipos: Todos los equipos deben ser adecuados para las calibraciones a realizar y tienen que estar bajo control permanente del laboratorio, deben ser calibrados y existir verificación antes de su puesta en servicio. f) Trazabilidad de las medidas: Los equipos usados en las calibraciones, incluidos los equipos auxiliares, que tengan un efecto significativo en la validez de los resultados de la calibración, deben ser calibrados antes de ser puestos en servicio.

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g) Manipulación de los ítems de calibración: Deben existir procedimientos para el transporte, recepción, manipulación, protección, almacenamiento, conservación y disposición final de los ítems de calibración así como un sistema de identificación de los ítems. h) Aseguramiento de la calidad de los resultados de las calibraciones: El laboratorio debe disponer de procedimientos de control de calidad para realizar el seguimiento de la validez de las calibraciones, estos controles deben ser planificados y revisados los cuales pueden incluir intercomparaciones. i) Informes de resultados: Los informes de resultados deben proporcionar información exacta, clara, no ambigua y objetiva, deben incluir toda la información requerida por el cliente y necesaria para la interpretación de los resultados de la calibración. En los certificados de calibración aparece el nombre del laboratorio emisor, nombre y dirección del cliente, identificación del ítem calibrado, fecha de calibración y recepción, identificación del método utilizado, resultado indicando las unidades de medida, nombres, funciones y firmas de las personas que autorizan el certificado, una declaración de que los resultados solo están relacionados con el ítem calibrado y una nota indicando que el certificado no se puede reproducir, excepto en su totalidad, sin la aprobación escrita del laboratorio emisor.

70

3.5 Diseños preliminares de planta. 3.5.1 Punto de medición. En la Figura 3.19 se muestra el lugar donde se recomienda instalar la torre de medición en el edificio de Ingeniería Eléctrica.

Figura 3.19 Ubicación para la torre de medición, Plano de la azotea.

La Figura 3.19 es un plano de la azotea donde hay un cuarto en el cual se recomienda instalar el equipo de cómputo, y donde también se podrá mantener almacenado el equipo e información relacionada con el laboratorio.

71

Figura 3.20 Vista de frente de la torre de medición instalada en el edificio. Se recomienda instalarlo en esa posición ya que, el acceso es mejor que en cualquier otra área y la torre estaría situada encima del cuarto donde estará el equipo de cómputo. Hay que tener en cuenta la dirección del viento (dirección NE) para colocar los instrumentos en una posición donde el flujo no tenga obstáculos y se recopilen datos de mayor calidad.

72

3.5.2 Túnel de viento. En la Figura 3.21 se muestra el lugar donde se recomienda instalar el túnel de viento en el edificio de Ingeniería Eléctrica.

Figura 3.21 Ubicación para el túnel de viento con las dimensiones de la figura 3.14

La Figura 3.21 es parte del plano del primer piso del edificio de Ingeniería Eléctrica donde está ubicada el aula 103, este sería el único espacio disponible en el edificio para la instalación del túnel de viento.

73

CAPÍTULO 4: Estudio de mercado. 4.1 Centros para la calibración de anemómetros en el mundo. A continuación se describen algunas características de laboratorios investigados alrededor del mundo para analizar sus equipos y estructuras utilizadas.

4.1.1 Instituto Universitario de Microgravedad “Ignacio Da Riva” (IDR/UPM).[3] El laboratorio de calibración de IDR/UPM, está acreditado según la norma UNE-EN ISO/IEC 17025 para la calibración de anemómetros por la Entidad Nacional de Acreditación (ENAC) española, desde el año 2003 en el área “velocidad de fluidos” y el rango de 4 a 23 m/s. La implantación de la norma 17025 se realiza a través del sistema de calidad del laboratorio. También el laboratorio de calibración LAC, (IDR/UPM) pertenece desde el año 2003 a la “International Network for Harmonised and Recognised Measurements in Wind Energy”, MEASNET, una organización europea formada por instituciones que trabajan en el campo de la energía eólica. En LAC, IDR/UPM actualmente se dispone de un túnel aerodinámico da calibración S4, este túnel es un modelo específico diseñado para cumplir con los requisitos de calibración establecidos por MEASNET el cual se puede ver en la Figura 4.1.

74

Figura 4.1 Túnel de calibración S4, ventiladores (1), cámaras de tranquilización (2), enderezadores y uniformizadores de corriente (3), contracción (4), cámara de ensayos (5), difusor de salida (6).[3]

En la Figura 4.2 se puede ver un esquema simplificado de los procesos implicados en la calibración de anemómetros en IDR/UPM, lo cual cumple con todos los requisitos de la norma ISO 17025 y MEASNET.

Figura 4.2 Esquema simplificado de los procesos implicados en la calibración de anemómetros en IDR/UPM.[3]

75

4.1.2 DEWI, DKD Laboratorio de Calibración. [9] La calibración de anemómetros es desempeñada por el equipo de DEWI, en el túnel de viento de la universidad de Oldenburg. El túnel es de circuito cerrado con una sección de pruebas abierta con una longitud de 1,8 m y un área de 1 x 0,8m. El túnel fue diseñado con muy poca intensidad de turbulencia, menor al 1%. El cálculo de la velocidad del viento en el túnel es llevado a cabo con un procedimiento estándar, pero el factor más importante a tomar en cuenta en mediciones de fluidos es la uniformidad de este, ya que mientras mejor es la uniformidad del campo de flujo, menor será la incertidumbre de calibración.

Datos de DEWI: -

Más de 16500 anemómetros calibrados para clientes alrededor del mundo.

-

Investigación de anemómetros para el sector de la energía eólica.

-

Calibración de anemómetros ultrasónicos.

-

Clasificación de anemómetros de copa.

DEWI está acreditado por: -

Consejo de Acreditación Alemán (DAR), en línea con ISO/IEC 17025:2005 para “Calibración de Anemómetros.”

-

DKD (Servicio de Calibración Alemana) del instituto federal de física y tecnología para “velocidad del flujo de aire.”

-

MEASNET, para la calibración del anemómetro de copas.

76

Figura 4.3 - Calibración ultrasónica de anemómetros. [9]

4.1.3 CRES, Centro de fuentes de energía renovable (Departamento de energía eólica)[6] El túnel de viento de CRES es utilizado por el Laboratorio para calibración de anemómetros. Fue diseñado por el Prof. G. Bergeles del departamento de Ingeniería Mecánica de NTUA (Universidad Técnica Nacional de Atenas, Grecia) y fue construido en dos fases. En la primera fase, el túnel de viento funciona en una configuración de circuito abierto, con los anemómetros calibrados en una sección cerrada de pruebas. Recientemente, se añadió un tramo de retorno, donde las paredes de la sección de pruebas para la calibración del anemómetro de se han eliminado, y la sección de prueba funciona ahora en la configuración de chorro libre en condiciones controladas. Las modificaciones que se hicieron al túnel de viento de CRES fueron destinadas a aumentar la fiabilidad de calibración del anemómetro y además se amplía la gama de los tamaños de los anemómetros que pueden ser calibrados.

77

Se agregó un tramo de retorno al túnel de viento que permite la creación de una sección de prueba de chorro libre con alta fluidez, para que controle y reduzca efectos de bloqueo. La reducción de los efectos bloqueo en la sección de chorro abierto permite la calibración de anemómetros con mayor área proyectada. Las principales características del túnel de viento después de las modificaciones que se describen brevemente a continuación: Dimensiones Longitud exterior – 21,0 m La altura máxima de - 5 m Material de construcción -

La construcción mixta de madera y piezas de acero

Características operativas -

Total de recorrido del viento: 45 mtrs

-

Ventilador tipo: centrífugo

-

Energía del ventilador: 19 kW

-

Regulación de velocidad: velocidad variable por un microprocesador.

Secciones de pruebas Sección 1: -

Tipo: paredes cerradas

-

Dimensiones: 2,2mx2,2mx3,0m (Alto Ancho Largo)

-

Gama de velocidad del viento: 1 a 3,5 m / seg

78

Sección 2: - Tipo: chorro abierto (sin paredes) - Dimensiones: 0,8mx0,8mx1,75m (Alto Ancho Largo) - Gama de velocidad del viento: 3-25 m / seg

Figura 4.4 – Sección de pruebas # 2, usada para la calibración de anemómetros.[6]

Sección 3: - Tipo: paredes cerradas - Dimensiones: 1,4mx1,4mx11,0m (Alto Ancho Largo) - Gama de velocidad del viento: 2 a 8,5 m / seg

79

Abrir secciones de prueba, debido a la ausencia de límites sólidos, tiende a ser menos sensible a los efectos de bloqueo, además las paredes del túnel de viento fueron tratados con pintura especial para reducir rugosidad de la superficie.

La sección de pruebas # 2 fue seleccionada para calibración del anemómetro porque: -

Cubre la velocidad del viento necesaria en el rango (de 4 a 16 m / seg) que exige la norma IEC.

-

La configuración de chorro abierto permite mayor tamaño de anemómetros a calibrar (Reducir sus efectos en el bloqueo).

Figura 4.5 Sistema de hilo caliente usado para la medición de turbulencia.[6]

80

4.2 Población de anemómetros en Costa Rica. Con la finalidad de cuantificar el mercado potencial para la calibración de anemómetros en Costa Rica, se desarrolló una investigación que permitiría conocer la cantidad de anemómetros instalados actualmente en distintas mediciones en nuestro país, se consultaron a distintas empresas para hacer un muestreo significativo de esta población.

Tabla 4.1 Cantidad de anemómetros en mediciones de diversas empresas. Empresa

Cantidad de anemómetros

ICE

45

CNFL

36

NORTDECO

50

JUWI

20

Coopesantos

7

Mesoamérica Energy

11

Geoingeniería

24

Consernergy

10

Los fabricantes de los anemómetros investigados recomiendan calibrar los anemómetros cada 2 años. El total de anemómetros cuantificados fue de 203 anemómetros.

81

CAPÍTULO 5: Estudio financiero. 5.1 Inversión. La inversión aproximada para la construcción del laboratorio está basada en

los

componentes mencionados en el apartado 3.1. Se debe tener en cuenta el monto a pagar al asistente encargado de las instalaciones, la instalación del equipo, y el mantenimiento. Ver anexos, B, C, D y E.

Tabla 5.1 Costos del equipo a instalar en la medición, incluyendo la torre de rejillas. Equipo

Cantidad Precio unitario/$ Total/$

Anemómetro NGR #40C

2

285

570

Veletas NGR #200P

1

205

205

NGR SynphoniePlus Logger

1

1350

1350

Data kit para Synphonie logger

1

50

50

Sensor cable 2C

1

30

30

Sensor cable 3C

1

30

30

Boom, Slide 1.53mtrs

2

95

190

Freight, Handling

1

185

185

Torre de medición

1

618

618

Equipo de computo

1

--

--

TOTAL

3228

82

Tabla 5.2 Costos del equipo a instalar en la medición, incluyendo la torre tubular. Equipo

Cantidad Precio unitario/$ Total/$

Anemómetro NGR #40C

2

285

570

Veletas NGR #200P

1

205

205

NGR SynphoniePlus Logger

1

1350

1350

Datakit para Synphonie logger

1

50

50

Sensor cable 2C

1

30

30

Sensor cable 3C

1

30

30

Boom, Slide 1.53mtrs

2

95

190

Freight, Handling

1

185

185

Torre de medición

1

300

300

Equipo de computo

1

--

--

TOTAL

2910

El túnel de viento tiene un costo aproximado de $15.000 (Quince mil dólares) tomando como referencia datos recibidos de fuentes expertas en el tema. El dato exacto del costo de un túnel de viento va a depender del diseño y dimensiones en particular de cada túnel, lo cual depende del lugar disponible para su instalación, el uso que se le va a dar y las velocidades de funcionamiento requeridas y demás características que al final tienen un efecto considerable sobre el precio final del prototipo.

83

5.2 Ingresos. A continuación se muestra la Tabla 5.3 con los datos necesarios para realizar un cálculo aproximado de los ingresos del laboratorio por la calibración de anemómetros, cuantificando los potenciales clientes dentro de nuestro país. Por recomendación de los fabricantes la calibración se realiza cada dos años, lo que implica que los ingresos obtenidos en la Tabla 5.3, son en un periodo de 2 años, suponiendo que todos los anemómetros se pusieron a funcionar al mismo tiempo. Tabla 5.3 Estimación de ingresos aproximados según la cantidad de anemómetros especificados en la Tabla 4.1 Empresa

Cantidad de

Precio unitario de

anemómetros

calibración/$

ICE

45

190

8550

CNFL

36

190

6840

NORTDECO

50

190

9500

JUWI

20

190

3800

7

190

1330

Mesoamérica Energy

11

190

2090

COSENERGY

10

190

1900

Geoingeniería

24

190

4560

Coopesantos

TOTAL

Total/$

38570

84

CAPÍTULO 6: Conclusiones y recomendaciones Se concluye que este es un proyecto factible, si se cuantifica principalmente, el aporte académico que va a obtener la EIE y el aporte al conocimiento de los estudiantes en general, ya que sería una de las primeras iniciativas de la EIE en esta área, además va a acercar a los estudiantes a temas relacionados con energías amigables con el ambiente, y como lo hemos visto durante el desarrollo del proyecto, es de gran necesidad ante la crisis energética que estamos atravesando. Para un mejor aprovechamiento de la infraestructura, se recomienda ligar las instalaciones del laboratorio con un curso relacionado con aprovechamiento del recurso eólico. Como primera etapa del proyecto, re recomienda iniciar con la construcción del punto de medición para luego, como segunda etapa, iniciar con la construcción del túnel de viento, después de haber realizado una investigación más profunda relacionada con su diseño y construcción. Para cuantificar los costos y las dimensiones reales del túnel de viento específico para la escuela de Ingeniería Eléctrica, se recomienda proponer el proyecto a la Escuela de Ingeniería Mecánica, para que algún estudiante se encargue de diseñarlo de una manera más profesional y detallada como parte de su proyecto de graduación. Se debe hacer un estudio de mercado más detallado, para cuantificar los potenciales clientes internacionales que necesiten del servicio de calibración de anemómetros, ya que en la región no se identificó ningún laboratorio que ofreciera este servicio.

85

El laboratorio debe contar con un asistente que se encargue de estar recopilando y procesando los datos obtenidos por medio de los instrumentos de medición. Se recomienda usar los datos de temperatura y presión atmosférica facilitados por el Instituto Meteorológico Nacional o por CIGEFI (UCR), para no invertir en estos equipos en el punto de medición y disminuir los costos. Se propone, como mejor opción, construir la torre de la Figura 3.7 para obtener datos de mayor calidad, ya que las torres cilíndricas presentan menor turbulencia en las cercanías de los instrumentos de medición y la calidad de los datos obtenidos es mayor. Aparte de los costos fijos cuantificados en la sección 5.1, para la construcción del laboratorio, se deben tener en cuenta los costos relacionados al mantenimiento del laboratorio, los cuales van a variar dependiendo del uso que se le va a dar al túnel de viento, el tipo de procesamiento y uso que se le vaya a dar a los datos recopilados por la medición instalada, además de los costos relacionados con la instalación de los equipos. Para la calibración de anemómetros se sugiere cobrar un monto de $190 (ver tabla 4.1), ya que se realizo un análisis de precios en otros laboratorios, analizados en la sección 4.1, y se identifico un costo promedio de $230 por el servicio de calibración de anemómetros. Dado que empresas como el I.C.E. y la C.N.F.L. tienen una cantidad considerable de equipos de medición (anemómetros), quizá se muestren interesados en negociar un proyecto conjunto. La instalación de la torre de medición permitirá obtener, en un futuro, el potencial eólico del edificio para la instalación de aerogeneradores, esto si el potencial fuese el óptimo.

86

Para la protección del equipo instalado en la torre se recomienda aprovechar la protección del pararrayos instalado en el edificio de la EIE, para disminuir los costos del proyecto.

87

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para

el

cálculo

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potencia

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[21] “Medidores de presión diferencial (Tubos Pitot)” http://www.industriaynegocios.cl/Academicos/AlexanderBorger/Docts%20Docencia/Semi nario%20de%20Aut/trabajos/trabajos%202003/Sem%20Aut%20%20Caudal/webfinal/Medidores%20Diferenciales.htm [22] Jiménez, E. “El Anemómetro, Cuestión de soplar” http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/medidores/anemometro/anemometro.html [23] “Instrumentos meteorológicos” http://www.cepis.org.pe/bvsci/e/fulltext/meteoro/lecc5/lecc5_1.html [24]”Accesorios del datalogger marca ammonit” http://www.ammonit.com/es/productos/accesorios-del-data-logger/vista-general

89

[25]”Medidores de presión diferencial” http://www.industriaynegocios.cl/Academicos/AlexanderBorger/Docts%20Docencia/Semi nario%20de%20Aut/trabajos/trabajos%202003/Sem%20Aut%20%20Caudal/webfinal/Medidores%20Diferenciales.htm [26]”Wind speed distribution weibull” http://www.reuk.co.uk/Wind-Speed-DistributionWeibull.htm [27]”Medición meteorológica” http://www.climatik.biz/pagina.php?ID_Seccion=2&ID_Pagina=26 [28]”Wind monitor systems” http://www.rkwindmast.net/nrg_sensors_logger.htm [29]”Productos” http://www.kaviacion.com/logica/sec.php?idsecc=39 [30]”Product specifications” http://www.nrgsystems.com//StandAlonePages/Specifications.aspx?pid=3099

90

ANEXOS

91

ANEXO A – Recomendaciones para que la torre de medición quede instalada en óptimas condiciones.

-

Todos los sensores deben instalarse de tal forma que queden en posición vertical.

ya que incluso, la más pequeña desviación, puede alterar las mediciones. -

Los travesaños han de mantener a los sensores a la mayor distancia posible de la

torre. Así evitaremos cualquier efecto de sombra o posibles turbulencias. Además, hay que cerciorarse de que los travesaños no puedan balancearse, inclinarse o girar. Esto no sólo alteraría las mediciones, sino que también podría ocasionar daños en el sensor. -

El anemómetro que vaya a instalarse en la parte más alta de la torre, ha de situarse

justo en el centro de la misma, evitando que cualquier obstáculo pueda interferir en su recorrido. El último tramo de la torre (mínimo 0,5 m), debe tener un diámetro similar al de la carcasa del sensor, que se correspondería con las condiciones recreadas durante su calibración en el túnel de

viento. Al lado del anemómetro sólo debe quedar la

correspondiente varilla del pararrayos. -

Si se coloca un segundo, o quizá, un tercer anemómetro, éste se instalará en un

travesaño de cuyo extremo sobresale el tubo vertical al que se acoplará el sensor, de forma que éste quede a una altura de 30 a 60 cm por encima del travesaño. Así evitará que éste pueda influir en la medición. Durante el montaje ha de tener presente que el sensor debe formar un ángulo de 45º, aproximadamente, con respecto a la dirección principal del viento.

92 -

La longitud del travesaño, ha de ser de, por lo menos, 7 veces el diámetro de la

torre. Si en lugar de una torre tubular, emplea un mástil de celosía más o menos delgado (anchura 30 cm), deberá escoger una longitud de travesaño de aproximadamente 1 m. -

La veleta se colocará en un travesaño tan alto como sea posible. Ésta, ha de quedar

a una distancia de, al menos 1,5 m por debajo del anemómetro más alto. El travesaño se ajustará de la forma anteriormente explicada. Para orientar la veleta es necesaria la utilización de una brújula y/o un mapa a una escala detallada, de forma que se localice un punto fijo en el horizonte. Es fundamental atornillar la veleta a la torre, mientras se encuentra en el suelo. Igualmente, podemos emplear otras herramientas de medición de ángulos, para la colocación de la veleta. -

La varilla del pararrayos (grosor 2 cm), deberá quedar a una distancia de 50 cm del

anemómetro, ajustándose, de forma que

esté libre de posibles vibraciones. Así mismo,

deberá sobrepasar al anemómetro más alto, de tal manera que forme con él un ángulo imaginario de 60º. -

El lugar más adecuado para alojar los cables, es el interior de la

torre. Esta

operación se puede realizar sujetando los cables con una cuerda. Para evitar que el peso muerto de los cables, de más de 50 m de longitud, puedan ocasionar daños que impidan la correcta transmisión de los datos, éstos deberán fijarse a los travesaños y a la torre. De cualquier modo hay que evitar que algún cable quede suelto a merced del viento. Así mismo, evite cualquier posibilidad de que los cables entren en contacto con bordes afilados. ¡Toda tensión en los cables, por pequeña que sea, puede provocar algún daño!.

93 Para los otros componentes de la estación (armario con data logger, equipos para alimentación solar y transmisión de datos, etc...) tenga en cuenta los siguientes aspectos: deberán fijarse a la torre lo más alto posible, si bien han de quedar al alcance de la

persona encargada de su mantenimiento. Según nuestra

experiencia, en

emplazamientos de libre acceso, el panel solar y la antena GSM, deben instalarse a salvo de robos y vandalismo. Intente, por consiguiente, que dichos equipos resulten poco atractivos a la vista. Por ejemplo, a una antena GSM, se le puede colocar un tubo gris viejo. Un panel solar plano y pequeño, llamará menos la atención que otros modelos de mayor tamaño o más vistoso. Asegúrese, después de la instalación, de que la torre queda completamente vertical. Cuando no pueda subir a la torre, deberá comprobar el ángulo de las partes más bajas. Empleando las herramientas de medición adecuadas podrá verificar si la torre tiene curvaturas en alguno de sus lados. El ojo humano está capacitado

para detectar,

incluso, las desviaciones más pequeñas. Existen sensores electrónicos de inclinación que se instalan en la cima de la torre, que no sólo sirven de ayuda para la instalación sino que además, permiten que cualquier inclinación de la torre pueda ser detectada en todo momento. Así, si usted dispone de algún sistema de envío de datos a distancia, podrá acudir a la estación antes de que pueda caerse la torre, evitando así cualquier daño que pudiera derivarse.

94

ANEXO B -

Cotización de una torre de rejillas por la empresa Torres de Costa

Rica.

COTIZACION # 00095-2010

12/01/2011 COMPAÑÍA: ENERPOT ATENCION: Sr. Jenner Naranjo PROYECTO: U C R ASUNTO: Construcción e instalación de una torre tipo “C” de 51 m. para ubicar en San Pedro y otra de 9 m. tipo “A” en techo. COSTOS: 1. COSTO POR CONSTRUCCION E INSTALACION DE TORRE TIPO “C” DE 51 M. EN SUELO TOTAL CANTIDAD ARTICULO COSTO($) I.V. ($) ($) 17 tramos 1 base 3 anclas 18 tensores 18 grilletes 18 guarda cabo 104 tornillos 110 prensa cable 650 m. cable de acero arena, piedra y cemento SUB TOTAL hacer huecos chorrea de anclas y base transportes Mano de obra

4.071,60

SUB TOTAL

740,00

529,31

4.600,91

740,00

95

TOTAL

5.340,91

2. COSTO POR CONSTRUCCION E INSTALACION DE TORRE TIPO A DE 9 M. EN TECHO COSTO TOTAL CANTIDAD ARTICULO ($) I V ($) ($) 3 tramos 1 base 3 anclas 3 tensores 3 grilletes 3 guarda cabo 18 tornillos 20 prensa cable 50 M cable de acero SUB TOTAL transporte Mano de obra

440,80

SUB TOTAL

120,00

TOTAL

$

57,30

498,10

120,00

618,10

CONDICIONES DEL TRABAJO: La empresa TORRES DE COSTA RICA VICFE S.A. suministra todos los materiales y mano de obra necesarios para la terminación de la obra. DESCRIPCION DEL TRABAJO: - La torre tipo “C” es de 21” de ancho, construida en tubo galvanizado HG de 1”, platina de 3/8” X 2” y varilla lisa de ½”. - La torre tipo “A” es de 9” de ancho construida en tubo Hg. Galvanizado de ½ ", varilla lisa de 1/4" y platina de ¼" X 1 ½". - Los tramos de torre serán pintados con una mano de base de cromato y dos manos de pintura anticorrosiva. - Construcción de 17 secciones de torre tipo “C”. - Construcción de 3 secciones de torre tipo “A”. - Construcción de bases y anclas - Chorrea de anclas y base para la torre tipo “C”

96 -

Instalación de las torres con sus respectivos juegos de vientos, tensores, pernos, tornillos, guarda cabo, prensa cable, grilletes, etc.

FORMA DE PAGO: 50 % al inicio contra orden de compra y 50% al final de la obra. VALIDEZ: Esta cotización tiene una validez de 8 días hábiles.

Quedo a sus órdenes.

FELICIA ASENJO SALAZAR TORRES DE COSTA RICA VICFE S.A.

Tel / fax 253 00870 [email protected] [email protected]

97

ANEXO C – Cotización de los instrumentos de medición marca NRG SYSTEMS

98

ANEXO D – Cotización de las tuberías para la construcción de la torre cilíndrica.

99

ANEXO E – Cotización de pararrayos tipo punta Franklin.