UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la...
Transcript of UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la...
![Page 1: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/1.jpg)
UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO
CENTRO DE INVESTIGACIÓN EN ENERGÍA.
FUNDAMNTOS DE MEDICIÓN Y
CARACTERIZACIÓN DEL VIENTO.
Dr. Erasmo Cadenas Calderón.
![Page 2: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/2.jpg)
Indice.
• La naturaleza del viento.
• Determinación del recurso eólico.
• Estaciones de medición.
• Medición de viento en la Venta, Oaxaca
• Tratamiento estadístico de la información.
• Comentarios finales.
![Page 3: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/3.jpg)
La Tierra
• La Tierra no es un esfera perfecta.
– Ecuador, se engrosa 21 km.
– Polo Norte está dilatada 10 m.
– Polo Sur está hundida unos 31 m.
![Page 4: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/4.jpg)
La Atmósfera. • Mezcla de gases que rodea a un objeto celeste.
• Tiene un grosor aproximada de 1,100 km.
• Aproximadamente la mitad de su masa se
concentra en los 5.6 km más bajos.
• Los gases que la componen son:
– Nitrógeno (78%).
– Oxígeno (21%).
– Argón (0.9%).
– Dióxido de carbono (0.03%).
– Vapor de agua, trazas de hidrógeno, ozono, metano,
monóxido de carbono, helio, neón, kriptón y xenón.
![Page 5: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/5.jpg)
La naturaleza del viento.
• El movimiento horizontal propio de la atmósfera, se le llama aire en
movimiento o viento.
• Los movimiento verticales o casi verticales se llaman corrientes.
• Los vientos se producen por diferencias de presión atmosférica,
atribuidas, sobre todo, a diferencias de temperatura.
• Las variaciones en la distribución de presión y temperatura se deben en
gran medida, a la distribución desigual del calentamiento solar, junto a
las diferentes propiedades térmicas de las superficies terrestres y
oceánicas.
• Los vientos pueden clasificarse en cuatro clases principales:
dominantes, estacionales, locales y, por último, ciclónicos y
anticiclónicos.
![Page 6: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/6.jpg)
Vientos globales
![Page 7: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/7.jpg)
Dirección del viento dominante.
• Los vientos están mucho más influenciados por la
superficie terrestre a altitudes de hasta 100 metros.
• El viento es frenado por la rugosidad de la superficie de la
tierra y por los obstáculos.
• Tratándose de energía eólica interesará conocer los vientos
de superficie y cómo calcular la energía aprovechable del
viento.
Dirección NE SO NE SE NO SE
Latitud 90-60°N 60-30°N 30-0°N 0-30°S 30-60°S 60-90°S
![Page 8: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/8.jpg)
Velocidad y Potencia.
La potencia del viento está definida
de la siguiente manera:
![Page 9: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/9.jpg)
Características del viento
Rugosidad (orografía)
Cizallamiento (Perfil de velocidades)
![Page 10: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/10.jpg)
Determinación del recurso eólico
• Colección de datos empíricos
• Mediciones anemométricas
• Correlaciones
• Adquisición de datos en tiempo real
![Page 11: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/11.jpg)
Colección de datos empíricos
![Page 12: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/12.jpg)
Mediciones anemométricas
![Page 13: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/13.jpg)
Estaciones de medición
![Page 14: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/14.jpg)
Medición en la Venta Oaxaca Sitio Fecha Hora Temperatur
aVoltaje de Velocidad Desviación Velocidad Desviación Velocidad Desviación Velocidad Desviación Radiación Desviación Temperatu
raDesviación Presión Desviación Humedad Desviación
DataLogger Batería 40 m Estandar 30 m Estandar 20 m Estandar 10 m Estandar Solar Estandar del aire Estandar Barométrica
Estandar Relativa Estandar
Grados C Volts m/seg 40 m m/seg 30 m m/seg 20 m m/seg 10 m W/m2 Grados C in Hg %
Canal 1 Canal 2 Canal 4 Canal 5 Canal 9 Canal 10 Canal 11 Canal 12
1 99-01-01 0:00:00 22.9 12.7 13 1.34 12.39 1.4 11.48 1.4 10.25 1.4 13.7 0.6 22.7 0.1 29.74 0.01 88 1
1 99-01-01 1:00:00 22.5 12.7 13.51 1.46 12.97 1.6 12.05 1.6 10.88 1.67 13.8 0.4 22.7 0.1 29.72 0.01 88 0
1 99-01-01 2:00:00 22.5 12.7 14.45 1.4 13.91 1.46 13 1.53 11.7 1.6 13.9 0.4 22.4 0.1 29.72 0.01 90 1
1 99-01-01 3:00:00 22.5 12.6 13.77 1.6 13.25 1.6 12.42 1.6 11.17 1.67 14 0.6 22.7 0.1 29.72 0.01 89 0
1 99-01-01 4:00:00 22.1 12.6 12.79 1.4 12.29 1.46 11.45 1.46 10.25 1.53 14 0.6 22.4 0 29.72 0.01 90 0
1 99-01-01 5:00:00 22.1 12.6 13.07 1.46 12.52 1.53 11.67 1.53 10.5 1.53 14.1 0.7 22.4 0.1 29.72 0.01 89 0
1 99-01-01 6:00:00 22.1 12.6 14.26 1.46 13.65 1.53 12.69 1.6 11.42 1.67 15.8 3.7 22.4 0.1 29.72 0.01 88 1
1 99-01-01 7:00:00 22.5 13.5 13.29 1.74 12.9 1.74 12.05 1.74 10.91 1.74 104.3 76 23 0.2 29.72 0.01 83 2
1 99-01-01 8:00:00 24.6 13.7 12.39 1.9 12.09 1.9 11.33 1.9 10.3 1.82 307.1 79.4 24.2 0.5 29.74 0.01 76 3
1 99-01-01 9:00:00 27.2 13.7 10.56 1.67 10.39 1.67 9.81 1.6 9.07 1.6 515.1 72.8 25.7 0.5 29.72 0.01 69 3
1 99-01-01 10:00:00 29.4 13.4 9.37 1.46 9.3 1.46 9.02 1.4 8.48 1.4 675.2 51.5 27.3 0.5 29.69 0.01 62 2
1 99-01-01 11:00:00 31.5 13.3 9.42 1.03 9.37 1.13 9.02 1.18 8.43 1.23 779.4 26.9 28.5 0.5 29.69 0.01 57 2
1 99-01-01 12:00:00 33.3 13.3 8.01 1.18 8.05 1.23 7.75 1.23 7.3 1.28 811.7 6.2 29.7 0.4 29.63 0.02 52 2
1 99-01-01 13:00:00 35.4 13.4 4.55 1.28 4.41 1.34 4.25 1.28 3.94 1.34 771 29.3 32 0.5 29.6 0.02 44 3
1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08 3.75 1.13 3.46 1.18 653.7 58.6 32.6 0.2 29.55 0.01 41 2
1 99-01-01 15:00:00 39.7 13.3 2.19 1.34 2.21 1.28 1.96 1.4 1.52 1.46 493.2 66.8 33.6 0.5 29.55 0.01 36 4
1 99-01-01 16:00:00 39.3 13 4.26 1.03 4.15 0.99 3.94 0.99 3.47 0.99 294.9 90.4 33.3 0.7 29.57 0.01 21 4
1 99-01-01 17:00:00 35.9 12.9 4.51 1.08 4.41 1.08 4.09 1.08 3.51 1.08 89.6 90.4 28.8 1.5 29.6 0.02 54 11
1 99-01-01 18:00:00 31.1 12.8 3.71 0.7 3.46 0.8 2.93 0.91 2.02 1.18 10.8 1.5 25.4 0.6 29.66 0.01 74 2
1 99-01-01 19:00:00 27.7 12.8 2.21 0.7 1.82 0.83 1.24 0.8 0.19 0.4 12.1 0.9 23.9 0.5 29.66 0.01 80 1
1 99-01-01 20:00:00 25.1 12.7 1.01 0.76 1.34 0.91 1.44 1.03 0.75 0.76 12.6 0.1 21.8 0.6 29.69 0.01 84 1
1 99-01-01 21:00:00 22.9 12.7 1.66 0.5 1.86 0.42 1.77 0.4 1.45 0.64 13.6 0.8 20.4 0.1 29.72 0.01 86 1
1 99-01-01 22:00:00 22.1 12.7 2.32 0.95 2.09 0.87 1.68 0.76 0.55 0.8 14.5 0.9 20.7 0.4 29.72 0.01 86 1
1 99-01-01 23:00:00 21.6 12.7 4.92 0.5 4.08 0.45 2.99 0.54 1.34 0.61 15 0.5 20.7 0.4 29.72 0.01 82 3
Tabla 1. Mediciones parciales de viento en la Venta Oaxaca, México, realizadas por CFE,
en el año de (1999)
![Page 15: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/15.jpg)
Flujo de la información
![Page 16: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/16.jpg)
Tratamiento Estadístico
• MINITAB
• Distribución de Frecuencias (Histogramas)
• Distribuciones de probabilidad (Normal,
Weibull)
• Comentarios finales.
![Page 17: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/17.jpg)
MINITAB
![Page 18: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/18.jpg)
Distribución de Frecuencias
(Histogramas)
3020100
200
100
0
Enero-Marzo (40m)
Fre
cuencia
Histograma para la Venta Oaxaca (1999)
![Page 19: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/19.jpg)
Distribución de Frecuencias
(Histogramas)
Punto Medio Cantidad
0 65 *******
2 245 *************************
4 223 ***********************
6 219 **********************
8 128 *************
10 104 ***********
12 119 ************
14 266 ***************************
16 323 *********************************
18 206 *********************
20 142 ***************
22 67 *******
24 16 **
26 10 *
28 20 **
30 7 *
![Page 20: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/20.jpg)
Distribuciones de probabilidad
(Normal, Weibull)
![Page 21: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/21.jpg)
La Venta, Oaxaca
Comportamiento Anual
0 10 20 30
0
100
200
300
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
La Venta, Oaxaca (1999)
Periodo de Medición: Enero - Diciembre
Altura de la Medición: 30 m
![Page 22: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/22.jpg)
Análisis Mensual
0 10 20
0
10
20
30
40
50
60
70
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
La Venta, Oaxaca (1999)
Periodo de Medición: Enero
Altura de la Medición: 30 m
0 10 20 30
0
10
20
30
40
50
60
70
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
La Venta, Oaxaca (1999)
Periodo de Medición: Febrero
Altura de la Medición: 30 m
20100
70
60
50
40
30
20
10
0
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
La Venta Oaxaca (1999)
Altura de la Medición: 30 mPeriodo de Medición: Marzo
2520151050
100
50
0
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
La Venta Oaxaca (1999)
Altura de la Medición: 30 m
Periodo de Medición: Abril
![Page 23: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/23.jpg)
Análisis Mensual
151050
50
40
30
20
10
0
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
La Venta Oaxaca (1999)
Altura de la Medición: 30 m
Periodo de Medición: Mayo
151050
60
50
40
30
20
10
0
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
La Venta Oaxaca de (1999)
Altura de la Medición: 30 m
Periodo de la Medición: Junio
151050
50
40
30
20
10
0
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
La Venta Oaxaca (1999)
Altura de la Medición: 30 mPeriodo de Medición: Julio
0 5 10 15
0
10
20
30
40
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
La Venta Oaxaca (1999)
Periodo de Medición: Agosto
Altura de la Medición: 30 m
![Page 24: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/24.jpg)
Análisis Mensual
151050
40
30
20
10
0
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
La Venta Oaxaca (1999)
Altura de la Medición: 30 m
Periodo de Medición: Septiembre
20100
60
50
40
30
20
10
0
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
La Venta Oaxaca (1999)
Altura de la Medición: 30 m
Periodo de Medición: Octubre
20100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
La Venta Oaxaca (1999)
Altura de la Medición: 30 m
Periodo de Medición: Noviembre
0 10 20
0
10
20
30
40
50
60
70
80
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
La Venta Oaxaca (1999)
Periodo de Medición: Noviembre
Altura de la Medición: 30 m
![Page 25: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/25.jpg)
Análisis Estacional
![Page 26: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/26.jpg)
Otoño_Invierno
3020100
200
100
0
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
Otoño_Invierno
![Page 27: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/27.jpg)
Estacional
151050
100
50
0
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
Verano
20100
100
90
80
70
60
50
40
30
20
10
0
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
Otoño
3020100
150
100
50
0
Velocidad (m/s)
Fre
cu
en
cia
Invierno
![Page 28: UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO · PDF file•Aproximadamente la mitad de ... de superficie y cómo calcular la energía ... 1 99-01-01 14:00:00 38 13.4 3.98 1.08 3.92 1.08](https://reader034.fdocument.pub/reader034/viewer/2022051722/5aa9887b7f8b9a7c188cf987/html5/thumbnails/28.jpg)
Comentarios finales
• Instalación de Centrales de medición.
• Tratamiento estadístico.
• Uso de la computadora.
• Equipo confiable y preciso.
• Necesario un análisis estacional.