La curva de producción
La curva de potencia de un aerogenerador describe la relación entre la velocidad del viento y la potencia eléctrica generada. Es la «huella dactilar» de cada modelo de aerogenerador y define su comportamiento en todas las condiciones de viento. Conocer los umbrales operacionales es fundamental para la operación, el mantenimiento y la estimación de producción de un parque eólico.
Umbrales de velocidad de viento
Un aerogenerador no produce electricidad en todo el rango de velocidades de viento. Existe una serie de umbrales críticos que determinan las transiciones entre los distintos modos de operación. A continuación se detallan los principales:
| Umbral | Velocidad típica | Descripción |
|---|---|---|
| Mínimo para orientación (yawing) | ~2,5 m/s | Velocidad mínima a la que el sistema de orientación comienza a alinear la góndola con la dirección del viento. Por debajo de este valor, no hay suficiente energía para justificar el desgaste mecánico de la corona de orientación. |
| Mínimo para arranque (cut-in) | ~5 m/s | Velocidad a la que el rotor comienza a girar y se inicia la producción de electricidad. El par aerodinámico supera las pérdidas mecánicas y eléctricas del sistema. |
| Mín. velocidad alta / Máx. velocidad baja | ~6,5–7 m/s | En aerogeneradores de doble velocidad (Familia 2), este es el umbral de conmutación entre el generador de baja velocidad (pocos polos, menor potencia) y el de alta velocidad (más polos, mayor potencia). La transición incluye histéresis para evitar conmutaciones frecuentes. |
| Máximo para desacoplar (max to depart) | ~20 m/s | Velocidad a partir de la cual se inician los procedimientos de protección. El sistema de control comienza a limitar la potencia activamente y puede preparar una parada ordenada si el viento sigue subiendo. |
| Máximo para operación (max operation) | ~25 m/s | Velocidad máxima de operación normal. El aerogenerador continúa produciendo pero a potencia limitada, con el sistema de pitch regulando activamente la carga aerodinámica. |
| Máximo temporal (temp max) | ~28 m/s | Límite máximo sostenible durante un periodo breve (típicamente 10 minutos). Si el viento medio supera este valor durante el periodo definido, el aerogenerador ejecuta una parada de seguridad. |
| Máximo absoluto (cut-out / abs max) | ~30 m/s | Velocidad de parada de emergencia instantánea. Al detectar este umbral, el sistema ordena un emergency stop: las palas giran a bandera (90°) y se activan los frenos mecánicos. El aerogenerador queda en modo de espera hasta que el viento descienda a niveles seguros. |
¿Qué ocurre en cada zona?
Zona 1: Por debajo de cut-in (0 – 5 m/s)
El aerogenerador está en reposo o girando lentamente (idling). No se produce electricidad. El sistema de orientación puede estar activo si el viento supera el umbral de yawing (~2,5 m/s). Los sistemas de control y comunicaciones permanecen encendidos, consumiendo energía de la red (consumo en vacío, típicamente 5–20 kW).
Zona 2: Producción parcial (5 – 12 m/s aprox.)
Zona de operación a carga parcial. El objetivo del sistema de control es maximizar la captura de energía manteniendo la velocidad de punta de pala óptima (TSR óptimo). En aerogeneradores de velocidad variable (Familias 3, 4 y 5), el control ajusta continuamente la velocidad del rotor. La potencia crece con el cubo de la velocidad del viento.
Zona 3: Potencia nominal (12 – 25 m/s aprox.)
El aerogenerador ha alcanzado su potencia nominal. El objetivo del control cambia: ya no se busca maximizar la captura, sino limitar la potencia al valor nominal para proteger el generador, el convertidor y la estructura. Esto se consigue mediante el control de pitch: las palas se giran progresivamente hacia bandera para reducir la sustentación aerodinámica.
Zona 4: Vientos extremos (> 25 m/s)
Por encima de la velocidad máxima de operación, el aerogenerador inicia una secuencia de parada. La velocidad de respuesta depende de la gravedad: una parada normal tarda 30–60 segundos, mientras que una parada de emergencia puede completarse en 5–10 segundos. El objetivo prioritario es la protección de la máquina.
Variación entre fabricantes y modelos
Los valores indicados en esta tabla son orientativos. Cada fabricante define sus propios umbrales en función del diseño estructural, la clase de viento (IEC I, II, III) y las condiciones del emplazamiento. Por ejemplo, algunos modelos offshore modernos tienen velocidades de cut-out de hasta 34 m/s gracias a sistemas avanzados de reducción de cargas (storm ride-through).
Además, los umbrales pueden ajustarse dinámicamente en modelos avanzados, reduciendo la potencia gradualmente en lugar de realizar una parada brusca, lo que mejora la producción anual en emplazamientos con vientos frecuentemente altos.
Importancia para la operación
Conocer estos umbrales es imprescindible para:
- Operadores SCADA: interpretar correctamente el estado del aerogenerador y anticipar transiciones.
- Ingenieros de mantenimiento: planificar intervenciones en ventanas de viento bajo.
- Analistas de producción: validar la curva de potencia real frente a la garantizada.
- Desarrolladores de proyectos: estimar la producción anual esperada (AEP).
Los simuladores de ACMSL permiten experimentar todas estas transiciones en tiempo real, observando cómo reacciona el sistema de control ante cambios de viento y cómo se comportan las diferentes familias de aerogeneradores en cada zona operacional.
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