Enlil EV 2015-01 - Apuntes de Control De Ruido Y Vibraciones PDF

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Apuntes de Control De Ruido Y Vibraciones ...

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Solicitud de Estudio de Viabilidad ENLIL EV 2015-01

REDACTADO POR: Rev. Nombre Fecha A Marcos Chimeno 2015-04-23

APROBADO POR: Nombre Fecha Marcos Chimeno 2015-04-23

ENLIL EV 2015-01

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Introducci´ on

El presente documento constituye el pedido en firme de un estudio de viabilidad para la modificaci´on de un nuevo dise˜ no de pala de aerogenerador en desarrollo. El departamento estructural ha desarrollado modelos preliminares para este nuevo dise˜ no, denominado ENLIL-6X a partir del dise˜ no conceptual congelado y la experiencia en desarrollos anteriores. Los estudios de campo realizados en la localizaci´on prevista de los nuevos aerogeneradores indica que las cargas aerodin´ amicas sobre los aerogeneradores podr´ıan presentar r´afagas con caracter´ısticas de muy baja frecuencia que podr´ıan excitar los primeros modos de la pala lo que podr´ıa conducir a un fallo catastr´ofico. El modo de fallo contemplado se debe a la colisi´on de las palas con la torre del aerogenerador al excitarse los dos primeros modos de flap (deformaci´on en Z) de la pala a 0.8 Hz y 2.3 Hz. Una de las soluciones barajadas, sobre la que se solicita este estudio, es modificar la respuesta din´amica de las palas mediante un sistema de amortiguadores din´ amicos.

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Objeto

El estudio de viabilidad para atenuar la respuesta de la pala en estos dos modos debe comprender las siguientes tareas: • Dise˜ no conceptual de un sistema de amortiguadores para la pala. An´ alisis y consideraci´on de diferentes opciones de dise˜ no. • Dimensionado del sistema a partir de la respuesta din´ amica de la pala modificada para conseguir una reducci´on del 90% respecto del dise˜ no actual del movimiento de la punta de pala a las frecuencias cr´ıticas. • Estudio de la viabilidad real de ejecuci´ on de la soluci´ on alcanzada. • Informe t´ecnico de resultados.

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Informaci´ on aportada por ENLIL

Con objeto de llevar a cabo el estudio, ENLIL suministra los modelos estructurales desarrollados para la pala ENLIL-6X de 63 metros de longitud. La estructura, fabricada en fibra de vidrio y con una masa total de 12.3 toneladas, est´a compuesta de una estructura semimonocasco que soporta las diferentes cargas y constituye as´ı mismo la superficie aerodin´ amica necesaria. El modelo de elementos finitos desarrollado consta de 63 elementos viga para la pala considerando 6 grados de libertad para cada uno de los nodos del sistema y que el nodo correspondiente al encastre de la pala al buje est´a empotrado. Las propiedades estructurales del modelo se muestran en las Figuras 1 a 7. 1

ENLIL EV 2015-01

Figura 1: Densidad

Figura 2: EA

Figura 3: EIy

Figura 4: EIz

Figura 5: GAy

Figura 6: GAz

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Figura 7: GJ De este modelo estructural se suministran en formato Matlab (fichero .mat): 1. La matriz de rigidez del modelo desarrollado considerando empotramiento en el encastre. 2. La matriz de masas concentradas del modelo desarrollado considerando empotramiento en el encastre. 3. El amortiguamiento modal (ver Tabla 1) determinado experimentalmente para los primeros modos de un especimen construido a partir del dise˜ no actual. Modo Frecuencia (Hz) 1 0.8211 2 1.3080 3 2.3157 4 4.7544 5 5.1871 6 8.8932 7 10.6474 8 13.3144 9 17.7857 10 18.4239

Amortiguamiento (γ ) 2.58E-08 4.11E-08 7.27E-08 1.49E-07 1.63E-07 2.79E-07 3.34E-07 4.18E-07 5.60E-07 5.79E-07

Tabla 1: Coeficiente de amortiguamiento para los primeros modos del dise˜ no actual El dise˜ no de la superficie sustentadora se ha desarrollado en colaboraci´ on con el departamento aerodin´amico. La superficie sustentadora del dise˜ no actusal se describe por estaciones en la Tabla 2.

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ENLIL EV 2015-01

R(m) Perfil 2.8667 Cylinder-1 5.6000 Cylinder-1 8.3333 Cylinder-2 11.7500 DU-00-W-401 15.8500 DU-00-W-350 19.9500 DU-00-W-350 24.0500 DU-97-W-300 28.1500 DU-91-W2-250 32.2500 DU-91-W2-250 36.3500 DU-93-W-210 40.4500 DU-93-W-210 44.5500 NACA-64618 48.6500 NACA-64618 52.7500 NACA-64618 56.1667 NACA-64618 58.9000 NACA-64618 61.6333 NACA-64618 62.3000 NACA-64618 63.0000 NACA-64618

Torsi´on (grados) 13.3082 13.3082 13.3082 13.3082 11.4798 10.1625 9.0113 7.7949 6.5440 5.3613 4.1878 3.1251 2.3194 1.5259 0.8631 0.3704 0.1064 0.0000 0.0000

Cuerda (m) 3.5416 3.8540 4.1666 4.5573 4.6519 4.4584 4.2492 4.0069 3.7481 3.5021 3.2561 3.0101 2.7641 2.5181 2.3131 2.0858 1.4190 1.0000 0.0000

Tabla 2: Superficie aerodin´amica por etapas del dise˜ no actual de la ENLIL-6X

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Contacto

El contacto con ENLIL podr´ a realizarse tanto por reuniones como por correo electr´onico dirigido a [email protected] indicando en el asunto [ENLIL-6X]

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Duraci´ on

La duraci´on prevista para el desarrollo del proyecto es de 4 meses: desde la celebraci´ on del Kick Off meeting hasta final de agosto de 2015.

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Condiciones del trabajo

La realizaci´on de este estudio puede realizarse tanto a nivel individual como a nivel colectivo. En ambos casos debe comunicarse a ENLIL el equipo de trabajo al inicio del mismo.

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Referencias

Fanzhong Meng, Aero-elastic Stability Analysis for Large-Scale Wind Turbines, Ph.D. Thesis, Department of Aerospace Engineering, Delft University of Technology, January 2011. 4...