Tema: Fuerza que ejerce un miniaerogenerador a la torre

Hola. Compre un miniaerogenerador de 2 kW pensaba que seria mas fácil conseguir una torre pero con las empresas que me he puesto en contacto me piden que les diga que fuerza ejerce a la punta de la torre. ¿alguien sabe como se calcula eso en función de la velocidad del viento?

un saludo

lo suyo seria que el fabricante te lo dijera, si no puede ser se podrian hacer o calculos teoricos aproximados o probarlo in situ.

Un saludo

F = 1/20 * d * A * v2 (en kg)

Donde:

d = densidad del aire (en kg/m3)
A = área de barrido del aerogenerador (en m2)
V = velocidad del viento (en m/s)

Muchas gracias por vuestra rápida respuesta.
He encontrado un texto de Bornay que indica que la fuerza de un aero de 1500W a una velocidad de viento de 55m/seg hace una fuerza de 1000Kg y uno de 3000kW hace una fuerza de 2000kg, el que yo tengo tanto en potencia como en radio de las palas es intermedio a estos dos. Debo de estar haciendo algo mal con la formula porque lo que me sale ni se me aproxima a esos valores y debería ser algo entre esos valores. Si alguien me puede sacar de dudas...

P.D 55m/seg me parece una barbaridad de viento pero es lo que ellos ponen y trataba de comprobar cálculos, donde lo quiero instalar el dato de velocidad de viento máximo histórico según aemet es de 135km/h que son 37.5m/seg

55 m/s es una barbaridad, a nada que varíes un poco la densidad del aire se te disparan las cifras.

Qué diámetro de giro tiene tu aerogenerador?

Me imagino que dan el dato de 2000kg a 55m/s para cubrirse de posible caida del aero.
mi aero tiene unas palas de radio 1.8 metros,

Con 1.8 metros de radio y la fórmula de arriba, la fuerza que sale a 55m/s es de 1886 kg, que está en la línea de lo que dice Bornay para sus generadores.

Algo debía de estar haciendo mal. no me cuadraban las cosas. Ahora ya si. Muchas gracias por tu ayuda. La densidad del aire ademas estaba tomando como 1.

No, la densidad media es de 1.225 kg/m3.

Una curiosidad. La fórmula F = 1/20 * d * A * v2 (en kg)
¿se puede aplicar a cualquier superficie expuesta al viento? Por ejemplo a una placa solar

Sí, entiendo que sí. Pero es válido si la placa está vertical, para flujos de viento perpendiculares al área expuesta. Si tiene ángulo tendrás que multiplicar además el coseno de ese ángulo (medido desde la vertical).

Entonces ¿se puede considerar que un aereogenerador, a pesar de que sus palas ocupan un pequeña parte del círculo que generan, se comporta como un círculo "opaco"?

Y por otra parte, ¿donde queda la energía del viento que se convierte en energía eléctrica?. Porque, ¿ofrece la misma fuerza al poste, un aéreo generando corriente que uno que vaya "libre", sin generar?

Iniciado por carlos6025

Entonces ¿se puede considerar que un aereogenerador, a pesar de que sus palas ocupan un pequeña parte del círculo que generan, se comporta como un círculo "opaco"?

Si está en rotación sí, es como un plato al viento.

Iniciado por carlos6025

Y por otra parte, ¿donde queda la energía del viento que se convierte en energía eléctrica?. Porque, ¿ofrece la misma fuerza al poste, un aéreo generando corriente que uno que vaya "libre", sin generar?

No hay que confundir la fuerza con la que el viento empuja ese plato y la energía que extrae de él, son conceptos diferentes. La potencia contenida en el viento y susceptible de ser aprovechada es:

P = 1/2 * d * A * v3

Vale.
Pero sigue mi duda. Lo preguntaré de otra forma. ¿Soporta la misma fuerza el poste del aéreo girando que el poste de un plato opaco del mismo tamaño? La lógica me hace pensar que no, pues en un aéreo, parte de la "fuerza" o potencia del viento se "pierde" detrás del aéreo, continuando su camino, aunque sea a menor velocidad. Sin embargo, en un plato opaco real, el viento no puede continuar.

La verdad es que yo estoy con Carlos, por ejemplo con los coches se introduce un factor ( alrededor de 0.3) que indica que ejerce un 30% de la resistencia que ejerceria una placa plana de esas mismas medidas.

Un saludo

Seguís confundiendo términos y magnitudes. La fuerza es una cosa, y la potencia (trabajo) es otra. Un plato plano al viento no realiza ningún trabajo: no hay giro, no hay desplazamiento, no hay componente "espacio" para que la fuerza pueda generar trabajo, sólo sufre un empuje. En un rotor de aspas sí que la hay, la fuerza genera momentos que a su vez producen giro (componente "espacio"), podemos entonces hablar de un trabajo, que continuado en el tiempo produce energía. Y esa energía proviene de la disminución de velocidad del viento al atravesar el rotor.

En la fórmula anterior, por simplificar, dejé fuera un elemento: Ct o coeficiente de empuje, que iría multiplicando al resto:

F = 1/20 * d * A * v3 * Ct

Ese coeficiente es función del radio del rotor, de la velocidad del viento y de su velocidad angular (revoluciones). Cuando el rotor está parado, el coeficiente es muy pequeño, la fuerza por tanto pequeña también (el viento sólo empuja las palas estáticas). Pero en cuanto tenemos velocidad angular, el coeficiente tiende a 1 rápidamente, incluso lo supera. El rotor se convierte así en un plato en lo que respecta a fuerzas.

Y el Cx de los coches (o de cualquier cuerpo en un fluido) no tiene que ver con el porcentaje de superficie frontal que presenta, sino con su forma. Una media esfera hueca (las copas de un anemómetro, para que os hagáis idea sencilla) tiene Cx muy diferentes dependiendo si el viento ataca por su parte cóncava o convexa. La superficie frontal sin embargo es la misma en ambos casos.

Ese coeficiente es función del radio del rotor, de la velocidad del viento y de su velocidad angular (revoluciones). Cuando el rotor está parado, el coeficiente es muy pequeño, la fuerza por tanto pequeña también (el viento sólo empuja las palas estáticas). Pero en cuanto tenemos velocidad angular, el coeficiente tiende a 1 rápidamente, incluso lo supera.

Aclarado, muchas gracias Breitling.

Y el Cx de los coches (o de cualquier cuerpo en un fluido) no tiene que ver con el porcentaje de superficie frontal que presenta,

Tenia entendido que representaba la superficie equivalente .

Un saludo

Vale, creo que voy cogiendo la idea.
Entiendo que si empujo con todas mis fuerza un muro, no haré ningún trabajo porque no lo podré mover, pero la fuerza está ahí, y Trabajo = Fuerza x espacio.
Si soy Superman(que evidentemente no lo soy), podré arrancar el muro y moverlo. Seguiré haciendo una fuerza(posiblemente la misma) pero en esté caso, también un trabajo.
El viento realiza una fuerza sobre el mástil o torre, que siempre será la misma, si la velocidad del viento es la misma.
Otra cosa es que aproveche más o menos esa fuerza para generar más o menos potencia.
Digamos que al viento siempre le "sobra" fuerza para mantener la presión en el mástil y para generar potencia eléctrica, pues después del aéreo el viento continua en movimiento, aunque sea a menor velocidad.

Y en el caso de un aéreo que pudiera absorber toda la potencia del viento, ¿que pasaría con el aire después de pasar las aspas, se quedaría "parado"?

Entiendo que en ese caso el siguiente viento chocaria contra el otro aire parado como si este fuera una pared entonces ya no se transmitiria energia del viento a las palas. por lo que el aero se pararia, esto es por el limite de Bentz ¿no?. Si estoy equivocado y alguien me puede corregir que no se corte.

otra de las cosas que querría preguntar como puedo calcular los cimientos que serian necesarios para sujetar el aerogenerador, tenia intencion de poner una torre tubular.

Iniciado por carlos6025

Y en el caso de un aéreo que pudiera absorber toda la potencia del viento, ¿que pasaría con el aire después de pasar las aspas, se quedaría "parado"?

Eso es Carlos, por ahí ya vas bien. Lógicamente es imposible extraer toda la potencia del viento y convertirla en electricidad, sería una máquina perfecta con un rendimiento del 100%. Hay además dos intercambios: desde el viento para producir energía mecánica, y el generador que la transforma en eléctrica. Todo con sus pérdidas, claro.

Hay una web muy interesante para aprender de todo esto: ¿De dónde viene la energía eólica?

Y en concreto este apartado: La ley de Betz

Muy buen enlace. Ya lo voy teniendo más claro.

Iniciado por Breitling

F = 1/20 * d * A * v2 (en kg)

Donde:

d = densidad del aire (en kg/m3)
A = área de barrido del aerogenerador (en m2)
V = velocidad del viento (en m/s)

Breitling por curiosidad a ver si me puedes resolver una duda que me ha asaltado ya me disculparas las molestias.

Si pongo la formula en unidades.

F= 1/20 *d*A*V2
Kg= Kg/m3*m2*m2/s2

la unidad que me sale es kg*m/s2 que no es igual a kg entonces mi pregunta es ¿1/20 es una constante con unidades s2/m? ¿ o aunque las unidades de la formula sean kg*m/s2 normalmente la gente se refiere a ellas como kg?

Te explico:

La fórmula original, toda en unidades del SI, sería:

F = 1/2 * d * A * v2

Y su resultado viene expresado en Newtons (unidad de fuerza del SI). 1 newton = 1 kg*m/s2

La conversión a Kg sería: 1 Kg(fuerza) = 9.8 N. Así que simplificando y redondeando queda:

F = 1/20 * d * A * v2 (en Kg de fuerza).

muchas gracias por la aclaracion