Descripción de las variaciones del viento: distribución de Weibull
Modelo
general de las variaciones en la velocidad 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. Los inversores
necesitan la información para estimar sus ingresos por
producción de electricidad.
Si mide las velocidades del viento a lo largo de un año
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 mostrada en el dibujo. Este emplazamiento
particular tiene una velocidad media del viento de 7 metros por
segundo, y la forma de la curva está determinada por un
parámetro de forma de 2.
Descripción
estadística de las velocidades del viento
La gente que esté familiarizada con la estadística
se dará cuenta de que el gráfico 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 por cien.
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.
Puede preguntarse porqué decimos entonces
que la velocidad del viento media es de 7 m/s. La velocidad
del viento media es realmente el promedio de las observaciones
de la velocidad del viento que tendremos en ese emplazamiento.
Como podrá observar, la distribución
de las velocidades del viento es sesgada, es decir, no
es simétrica. A veces tendrá 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.
Si multiplicamos cada diminuto intervalo de la velocidad del
viento por la probabilidad de tener esa velocidad particular,
y los sumamos todos, obtenemos la velocidad del viento media.
La distribución estadística
de las velocidades del viento varía de un lugar a otro
del globo, dependiendo de las condiciones climáticas locales,
del paisaje y de su superficie. Por lo tanto, la Distibución
de Weibull puede variar tanto en la forma como en el valor medio.
Si el parámetro de forma es exactamente
2, como en el gráfico de esta página, la distribución
es conocida como distribución de Rayleigh. Los
fabricantes de aerogeneradores proporcionan gráficas de
rendimiento para sus máquinas usando la distribución
de Raileigh.
Equilibrado
de la distibución de Weibull
Otra
forma de obtener la velocidad media del viento es equilibrando
el montón de bloques hacia la derecha, que representa
exactamente lo mismo que el gráfico de arriba. Cada bloque
representa la probabilidad de que el viento sople a esa velocidad
durante un 1 por ciento del tiempo durante un año: Las
velocidades de 1 m/s están en el montón de más
a la izquierda, mientras que las de 17 m/s están en el
de más a la derecha.
El punto en el que todo el montón
se equilibrará exactamente será en el séptimo
montón, con lo que la velocidad media del viento
será de 7 m/s.
¡Pruébelo!
Si dispone de un navegador Netscape
3 ó 4, ó Internet
Explorer 4, la página siguiente le permitirá
experimentar con diferentes valores de los parámetros
de Weibull para tener una idea de la forma que adoptará
la distribución de probabilidad de la velocidad del
viento.
© copyright 2000 Søren Krohn.
Actualizado el 19 de abril 2000
http://www.windpower.org/es/tour/wres/weibull.htm
