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Cajas multiplicadoras
para aerogeneradores
¿Por
qué utilizar una caja multiplicadora?
La potencia de la rotación del rotor de la turbina eólica
es transferida al generador a través
del tren de potencia, es decir, a través del eje principal,
la caja multiplicadora y el eje de alta velocidad, como vimos
en la página con los componentes
de un aerogenerador.
Pero, ¿por qué utilizar una
caja multiplicadora? ¿No podríamos hacer funcionar
el generador directamente con la energía del eje principal?
Si usásemos un generador ordinario,
directamente conectado a una red trifásica de CA (corriente alterna) a 50 Hz,
con dos, cuatro o seis polos, deberíamos tener una turbina
de velocidad extremadamente alta, de entre 1000 y 3000 revoluciones
por minuto (r.p.m.), como podemos ver en la página sobre
cambio de la velocidad de giro del generador.
Con un rotor de 43 metros de diámetro, esto implicaría
una velocidad en el extremo del rotor de bastante más
de dos veces la velocidad del sonido, así es que deberíamos
abandonar esta opción.
Otra posibilidad es construir un generador
de CA lento con muchos polos. Pero si quisiera conectar el generador
directamente a la red, acabaría con un generador de 200
polos (es decir, 300 imanes) para conseguir una velocidad de
rotación razonable de 30 r.p.m.
Otro problema es que la masa del rotor del
generador tiene que ser aproximadamente proporcional a la cantidad
de par torsor (momento, o fuerza de giro) que tiene que manejar.
Así que, en cualquier caso, un generador accionado directamente
será muy pesado (y caro).
Menos
par torsor, más velocidad
La solución práctica, utilizada en dirección
contraria en muchas máquinas industriales, y que está
relacionada con los motores de automóviles, es la de utilizar
un multiplicador.
Con un multiplicador hace la conversión
entre la potencia de alto par torsor, que obtiene del rotor de
la turbina eólica girando lentamente, y la potencia de
bajo par torsor, a alta velocidad, que utiliza en el generador.
La caja multiplicadora de la turbina eólica
no "cambia las velocidades". Normalmente, suele tener
una única relación de multiplicación entre
la rotación del rotor y el generador. Para una máquina
de 600 ó 750 kW, la relación de multiplicación
suele ser aproximadamente de 1:50.
La fotografía de abajo muestra una
caja multiplicadora para aerogenerador de 1,5 MW. Esta particular
caja multiplicadora es un tanto inusual, pues tiene bridas para
acoplar dos generadores en la parte de alta velocidad (en la
derecha). Los accesorios naranja, que están justo debajo
de los dispositivos de sujeción de los generadores (derecha),
son frenos de emergencia de disco accionados hidráulicamente.
El fondo puede ver la parte inferior de una góndola para
una turbina de 1,5 kW.
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