fase03

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FASE III 
 
CULMINACIÓN 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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FASE III 
 
CULMINACIÓN 
 
 La fase tres comprende el desarrollo de cada una de las fases aplicadas 
en la metodología de la investigación, en este punto se explica paso a paso 
como se llevara a cabo la implementación del sistema de control 
automatizado así como de los recursos que se utilizaron para llegar a las 
conclusiones arrojadas por la investigación. 
1 ANALISIS DE LOS DATOS 
 A continuación se presentan las evidencias después de la aplicación 
de los diferentes instrumentos de investigación necesarios para el desarrollo 
de cada una de las fases de la metodología aplicada. 
 Para dar cumplimiento al primer objetivo especifico de investigación 
dirigido a analizar la situación actual del control automatizado para 
equipos eólicos de generación de electricidad en PYMES, conjuntamente 
con la primera fase de metodología titulada definición del problema Para 
darle comienzo a esta fase se parte del estudio del sector eléctrico a través 
de la observación directa se logro detectar que el sector eléctrico 
venezolano en estos momentos depende solo de las plantas hidroeléctricas 
que hoy en día se encuentran desabastecidas y por lo tanto incapaz de 
satisfacer la demanda energética que cada vez se incrementa mas. 
 
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 De igual manera, bajo una revisión documental se sabe que a nivel 
nacional se observa que la capacidad total instalada es de 21.215 MW, de los 
cuales el 65% (13.865 MW) son hidroeléctricos y 35% (7.350 MW) son 
térmicos. Esta distribución de generación es una debilidad del sistema 
eléctrico nacional debido a su alta dependencia a la hidroelectricidad, y por la 
ubicación de esta generación al sur del país lo que requiere de largos 
sistemas troncales de transmisión para llevar la electricidad hacia el centro y 
centro-occidente del país, por lo que una falla en estas instalaciones afecta 
considerablemente el servicio. 
Por otra parte, con la estatización de las empresas privadas que se dio 
en el 2007 el gobierno esperaba obtener mejoraras en el servicio eléctrico 
pero aun así el país cayó en el desabastecimiento inicialmente en los 
estados Táchira y Falcón; para luego de 3 años verse extendida en el resto 
del país, aun cuando refleja a mayor escala las fallas de energía en Táchira y 
Falcón, lo más preocupante son los problemas ocasionados a nivel industrial 
y empresarial; en especial las pequeñas y medianas empresas en las cuales 
se ha visto afectado no sólo el rendimiento sino la demanda de proyectos y la 
generación de nuevos empleos lo cual es dramático porque se ve limitado el 
crecimiento socio-económico. Llevando al país a subsistir sin esperanzas de 
llegar a ser en algún momento un país en vías al desarrollo. 
Hoy en día se están realizando estudios para evaluar la 
implementación de otras fuentes de energía alternativa, que puedan cubrir a 
largo plazo una demanda similar a la energía hidráulica la cual no es 
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suficiente puesto que con ella se cubre prácticamente el consumo de todo el 
país. Como se observa en los siguientes gráficos: 
 
 
 
Imagen 7: Sistema Eléctrico Venezolano. 
Fuente: Oravelo, (2007) 
 
Luego de ver estas imágenes es evidente que en Venezuela es 
necesario recurrir a otras fuentes de energía que no solo sirvan como alivio a 
las centrales hidroeléctricas sino que además sea un recurso renovable y de 
bajo impacto ecológico por ende la fuente de energía alternativa que hoy en 
día se vuelve prometedora tanto a nivel económico como energético es la 
energía eólica. 
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Considerando que las únicas desventajas que presenta esta fuente de 
energía alterna es su alto costo en las instalaciones y su gran tamaño al 
momento de ubicar su área territorial más conveniente; Venezuela a 
determinado realizar las pruebas pertinentes para obtener un promedio de la 
velocidad del viento en mt/s y la altura pertinente a la que deben estar estos 
generadores dependiendo de la zona, para ello se realizo un cuadro 
esquemático que muestra a continuación lo que se arrojo en las pruebas 
realizadas a las distintas ciudades donde se presume serán los inicios de 
estos parques. 
 
 
ESTADO 
 
 
PARQUE 
 
VIENTO PROMEDIO 
A 50 mt 
 
ALTURA DE 
MEDICION 
ZULIA LA GUAJIRA 8.8 m/s 10 m 
FALCON LOS TANQUES 8.5 m/S 67 m 
SUCRE PENINSULA DE ARAYA 8 m/s 10 m 
NUEVA 
ESPARTA 
MARGARITA Y LA ISLA DE 
COCHE 
8 m/s - 8.2 m/s 10 m - 20 m 
 
Cuadro 4: Estudio de la velocidad del viento. 
Fuente: Nemos, (2007) 
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Imagen 8: Puntos de medición de vientos. 
Fuente: Nemos, (2007) 
 
Por otra parte, teniendo los resultados de estos estudios se sabe que 
es posible implementar en las PYMES aerogeneradores con la capacidad de 
suministrar energía ya bien sea para una empresa en particular o varias 
ubicadas en conjuntos; razón por la cual se creara un sistema de control 
automatizado que tenga la capacidad de regular la velocidad con la cual se 
moverán las aspa, esto se realizara por medio de un controlador de potencia 
para que el generador aproveche al máximo la velocidad del viento y que a la 
vez no deje que las variaciones resultantes de la transformación de energía 
eólica en energía eléctrica afecten el rendimiento de la turbina. Además de 
ello se busca crear a través del control automatizado una relación entre la 
energía que recibirá el equipo de control y la que el mismo suministrara una 
vez regulado a la empresa; consiguiendo con ello obtener un valor constate 
energético para las PYMES. 
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Además de la definición del problema para este primer objetivo 
también se desarrolla la segunda fase que indica savant titulada subdivisión 
del problema, en la cual se va hacer mención de los pasos concretos y de 
mayor importancia para llevar a cabo el diseño de un sistema de control 
automatizado para los equipos eólicos de generación de electricidad en 
PYMES 
 
 
 
 
Imagen 9: Subdivisión del problema. 
Fuente: Aparicio, Mavarez, Machado, Nuñez, (2010) 
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GENERACION 
 
La energía eólica es la energía que se puede lograr del movimiento 
que produce el viento al interaccionar con las palas de un aerogenerador. 
Esta energía, que sigue en proceso de desarrollo, nace como respuesta a 
una mayor demanda del consumo energético, la necesidad de garantizar la 
continuidad del suministro en zonas importadoras netas de recursos 
energéticos y de la búsqueda de la sostenibilidad en el uso de los recursos. 
La generación de energía adquirida a través de un aerogenerador se 
da debido a que los rotores de los aerogeneradores transforman la energía 
del viento en energía mecánica de rotación que es a su vez transformada en 
energía eléctrica por medio de los generadores que llevan acoplados. La 
energía eléctrica que es generada a una tensión de 690 V. 
Esta tensión se incrementa hasta 20 kV gracias a los transformadores 
0.69/20 kV que se instalan dentro de las torres de los aerogeneradores y que 
forman parte de lo que se ha denominado infraestructuras de Media Tensión. 
Un aerogenerador está constituido por una turbina, un multiplicador y 
un generador eléctrico situados en lo alto de una torre de acero de 55 m de 
altura, cimentada sobre una zapata de hormigón armado. 
La turbina tiene el rotor situado a barlovento, de 52 m de diámetro 
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dependiendo de la velocidad media del viento. Está equipada con tres palas 
aerodinámicas de paso variable controlado por un PLC. 
La regulación de la potencia viene determinada por el paso variable de 
las palas y por la regulación de la velocidad del generador controlado por un 
PLC. A medida que la velocidad del viento aumenta, esta superficie se 
reduce cambiando el ángulo de orientación. 
 
CONTROL 
 
El sistema de control que se utilizara en el diseño de un sistema de 
control automatizado para equipos eólicos de generación de energía eléctrica 
en PYMES es unsistema de control en lazo cerrado; por ser aquel que 
emplea el uso de de una diferencia de señales (señal de entrada y señal de 
salida) definidas como error de actuación, a fin de reducir el error y llevar la 
salida del sistema al valor de de setpoint deseado. 
Por otra parte, un sistema de control a lazo cerrado implica la 
utilización de un mecanismo básico de control, el cual consiste en la 
alimentación del controlador de una señal de error a través de una 
retroalimentación obtenida de la diferencia entre la señal de salida y la de 
entrada para lograr ajustar la señal a el valor deseado por el sistema 
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CONSUMO 
 
Los aerogeneradores modernos de eje horizontal se diseñan para 
trabajar con velocidades del viento que varían entre 3 y 24 m/s de promedio. 
La primera es la llamada velocidad de conexión y la segunda la velocidad de 
corte. Básicamente, el aerogenerador comienza produciendo energía 
eléctrica cuando la velocidad del viento supera la velocidad de conexión y, a 
medida que la velocidad del viento aumenta, la potencia generada es mayor, 
siguiendo la llamada curva de potencia. 
Asimismo, es necesario un sistema de control de las velocidades de 
rotación para que, en caso de vientos excesivamente fuertes, que podrían 
poner en peligro la instalación, haga girar a las palas de la hélice de tal forma 
que éstas presenten la mínima oposición al viento. 
 
Para estas dos primeras fases se realizo una entrevista informal a 
dos pequeñas empresas ubicadas en la ciudad de Maracaibo. Estas dos 
empresas llamadas SOLVINCA y VENINCO son consultoras que se han visto 
afectadas en su tiempo estipulado para la entrega de proyectos a causa del 
racionamiento eléctrico aplicados en el país. 
A estas empresas se les entrego una breve explicación del objetivo 
que se persigue en la investigación junto con una serie de preguntas, ver 
anexo A, que permitirán obtener conocimiento sobre que tan informado se 
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encuentran empresas como estas sobre la energía eólica. Se mostrara un 
resumen a continuación de las respuestas dadas por los gerentes de las 
empresas. 
En la entrevista realizada al gerente de SOLVINCA; empresa 
consultora de ingeniería de proyectos multidisciplinarios. Jorge Cegarra 
declara que lo único que sabe sobre la energía eólica es que proviene del 
viento lo cual le parece muy interesante y debido a esto solo surgen en el 
dudas acerca del funcionamiento he implementación de estos equipos. 
En la entrevista realizada al gerente de VENINCO; empresa consultora 
de ingeniería de proyectos multidisciplinarios. Julio Parra afirma haber 
obtenido un poco de información acerca de la energía eólica a través de la 
internet, además de ello sabe que la misma a sido implementada 
satisfactoriamente en otros países, razón por la cual opina que seria 
excelente que en Venezuela se lograse abrirle paso a esta nueva fuente de 
energía siempre y cuando exista las condiciones propicias para ello, de ser 
así sugiere que se busque las opciones para aprovechar al máximo dicha 
energía. 
Para dar cumplimiento al segundo objetivo especifico denominado 
determinar los requerimientos del sistema de control automatizado para 
equipos eólicos de generación de electricidad en PYMES 
correspondiente a la tercera fase de la investigación llamada creación de la 
documentación en la cual se explicara con detalle los pasos ya establecidos 
en la subdivisión del problema 
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GENERACION 
La creación de energía eléctrica consiste en transformar alguna clase de 
energía química, mecánica, térmica o luminosa, entre otras, en energía 
eléctrica. Para la generación industrial se recurre a instalaciones 
denominadas centrales eléctricas, que ejecutan alguna de las 
transformaciones citadas. Estas constituyen el primer escalón del sistema de 
suministro eléctrico. 
Por otra parte, la energía eléctrica producida por un aerogenerador es 
movido por una turbina accionada por el viento (turbina eólica). En este caso, 
la energía eólica, en realidad la energía cinética del aire en movimiento, 
proporciona energía mecánica a un rotor hélice que, a través de un sistema 
de transmisión mecánico, hace girar el rotor de un generador, normalmente 
un alternador trifásico, que convierte la energía mecánica rotacional 
en energía eléctrica. 
Como la mayor parte de las energías renovables, la eólica tiene su origen 
en el sol. Entre el 1 y el 2% de la energía proveniente del sol se convierte en 
viento, debido al movimiento del aire ocasionado por el desigual 
calentamiento de la superficie terrestre. Excluyendo las áreas con valor 
ambiental, esto supone un potencial de energía eólica de 53 TWh/año, cinco 
veces más que el actual consumo eléctrico. Por tanto, la energía eólica 
permitiría atender sobradamente las necesidades energéticas del mundo. 
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Las máquinas empleadas para transformar la fuerza cinética del viento en 
electricidad reciben el nombre de turbinas eólicas o aerogeneradores. Éstos 
se dividen en dos grupos: los de eje horizontal y los de eje vertical. El 
aerogenerador de eje horizontal, considerado el más eficiente, es, con 
diferencia, el más empleado en la actualidad. 
Las turbinas extraen la energía del viento utilizando una tecnología que se 
asemeja a la de los aviones o helicópteros. Los sistemas principales de un 
aerogenerador son: 
• SISTEMA DE CAPTACIÓN. (Se encuentra en el exterior) 
 Rotor: Incluye el buje y las palas (por lo general tres). 
 Palas: Elementos que capturan el viento y transmiten su potencia hacia el 
buje. Pueden ser de: 
 Paso fijo: este tipo de palas no dispone de modificación de ángulo de 
pala, por lo que cuando el viento supera un margen, es necesario un sistema 
que limite el empuje mecánico del viento al generador. Esta limitación se 
consigue con la entrada en pérdida aerodinámica a partir de cierta velocidad 
de viento (aprox. 15 m/s), provocando turbulencias en el flujo de aire, 
reduciendo así el par suministrado al eje lento. 
 Buje: Une las palas solidarias al eje lento. Está acoplado al eje de baja 
velocidad del aerogenerador. 
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 Paso variable: aquellas que capturan en todo momento la energía del 
viento. La reducción de la potencia mecánica suministrada al generador la 
controla mediante modificación del ángulo de pala (calaje). 
• SISTEMA DE TRANSMISIÓN. 
 Eje lento. El eje de baja velocidad del aerogenerador conecta el buje del 
rotor al multiplicador. Por el interior del eje, discurren conductos del sistema 
hidráulico o eléctrico, para accionar los frenos aerodinámicos, paso variable 
o controlar los sensores del rotor. 
 Multiplicador. Por una entrada se encuentra el eje de baja velocidad, y 
mediante unos engranajes, consigue que el eje de salida, de alta velocidad, 
gire más rápido (entre 79 y 50 veces más rápido), dependiendo de la 
potencia de la turbina. 
 Eje de alta velocidad. Gira aproximadamente a 1.500 revoluciones por 
minuto (r.p.m.), lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico. El 
mismo está equipado con un freno de disco mecánico de emergencia, en 
caso de excederse la cantidad de revoluciones por minuto, se activara el 
freno. 
• SISTEMA DE ORIENTACION. 
 Motores de giro. En las turbinas eólicas grandes, es necesario un 
mecanismo que posicione la turbina enfrente al viento. Este movimiento 
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circular, se consigue con unos motores y reductores fijos a la góndola, y 
engranando en un dentado de la parte superior de la torre, llamada corona 
de orientación. La señal de posicionamiento correcta la recibe del controlador 
de la turbina, con las lecturas de la veleta y anemómetro instaladas en cada 
turbina. 
 Freno en orientación. Tienen como misión evitar desplazamientos 
radiales de la góndola, por efecto del viento incidente o giro del rotor, no 
deseados. Asimismo, reducen el desgaste de los engranajes de orientación. 
Su accionamientopuede ser hidráulico o eléctrico, actuando en pinzas de 
freno o motor eléctrico respectivamente. 
• SISTEMA DE GENERACION. 
 Generador eléctrico. Son los elementos de la turbina encargados de 
convertir la energía mecánica (en forma rotatoria), en energía eléctrica. La 
electricidad producida en el generador baja por unos cables a la base de la 
torre, para ser transformada (elevar la tensión y reducir intensidad) y enviada 
a la red. 
 Cableado de potencia. Transporta la energía eléctrica generada desde el 
alternador hasta el transformador fuste, pasando por las distintas 
protecciones de máxima o mínima tensión, sobre intensidad o frecuencia; 
evitando daños a la red o a la propia turbina en caso de producirse 
contingencias en el aerogenerador o red de distribución. 
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 Transformador interno. Se eleva la tensión de generación desde los 
690, hasta 20 KV, reduciendo la intensidad para disminuir el calentamiento 
de cableado y reducir pérdidas eléctricas. 
• SISTEMA DE CONTROL. 
 Controlador de turbina. El controlador de la turbina eólica consta de 
varios ordenadores que continuamente supervisan las condiciones de la 
turbina eólica, y recogen estadísticas de su funcionamiento. Como su propio 
nombre indica, el controlador también controla un gran número de 
interruptores, bombas hidráulicas, válvulas y motores dentro de la turbina. 
 Sensores de control. Se utilizan para medir los parámetros físicos de 
funcionamiento y supervisión de la turbina. Las señales electrónicas son 
utilizadas por el controlador electrónico del aerogenerador para conectar el 
aerogenerador cuando la señal recibida es correcta. El ordenador parará el 
aerogenerador automáticamente si la información recibida de los sensores es 
errónea, con el fin de proteger a la turbina. 
 Salidas de control y regulación. Desde el controlador de turbina, en 
base a la información analizada de los sensores, salen unas órdenes que 
afectan a la operación y funcionamiento del aerogenerador. 
• SISTEMA DE SOPORTE. 
 Torre. Soporta la góndola y el rotor. Puede ser tubular o de celosía (estas 
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últimas, aunque más baratas, están en desuso ya que las tubulares son 
mucho más seguras). Tienen varios tramos para facilitar el transporte. La 
unión de los distintos tramos se realiza mediante pernos en las bridas de 
unión. 
 Zapata o cimentación. Es la parte que permite el asegurar la torre 
vertical, absorber los esfuerzos de rotor y góndola y transmitirlos 
correctamente al terreno. Se calcula en base al tipo de suelo y al tamaño del 
aerogenerador a instalar. 
• SISTEMA HIDRAULICO. 
 Grupo de presión. Se encarga de suministrar fluido hidráulico a una 
presión determinada para permitir el accionamiento de sistemas de 
captación, orientación o transmisión. 
 Conductos hidráulicos. Canalizan el fluido hidráulico hasta el punto de 
utilización. 
 Válvulas de control. Adaptan la presión y caudal del fluido en base al 
actuador a accionar. 
• SISTEMA DE REFRIGERACION. 
 Ventiladores. Funcionan a requerimiento del controlador para crear una 
circulación de aire. 
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 Intercambiadores de calor. Disipan el calor del componente a refrigerar 
dentro del aerogenerador ya bien sea: generador, multiplicador o central 
hidráulica hacia la corriente de aire creada por los ventiladores. 
• ARRANQUE DEL AEROGENERADOR. 
 Cuando la turbina detecta viento en cualquier dirección, por los sensores 
de velocidad de viento (anemómetros de turbina), el controlador realiza las 
siguientes órdenes al aerogenerador, a través de los motores 
correspondientes: 
 Entre 2 - 3 m/s. Envía la orden de posicionarse frente al viento. Esta 
orden se denomina orientación de la turbina. 
 A partir de 3 m/s. La orden de desaplicar frenos para permitir el giro de la 
turbina y comenzar a girar por el efecto únicamente del empuje del viento. 
 Paso variable, además envía la consigna de posición de las palas 
progresivamente 90º ® 0º. 
 Rpm=>1500. Al llegar a la velocidad de sincronismo del generador 
solicitado (dependiendo del viento, se selecciona un generador u otro con 
velocidades diferentes), se conecta el generador a red de forma suave, 
contando para ello con electrónica de potencia mediante tiristores (un tipo de 
interruptor continuo de semiconductor, que puede ser controlado 
electrónicamente). Al realizar la conexión (dura entre 3 y 4 segundos), se 
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conecta directamente el generador a red, mediante un interruptor. 
 Conexión directa red. A partir de este momento, el generador queda 
conectado directamente a la red eléctrica general, enviando la energía al 
sistema nacional. La velocidad es constante y limitada únicamente por la 
frecuencia de la red. Cuando el viento es fuerte, existe una limitación de 
potencia en las palas al incrementar las turbulencias del flujo de aire. 
 Paso Variable. El control del aerogenerador se realiza mediante la 
actuación en el ángulo de paso, capturando o limitando la potencia extraída 
del viento. La velocidad de generación puede ser variable. 
 Las turbinas de doble devanado. Cuya finalidad es aprovechar la 
intensidad del viento en sus diferentes rangos de velocidad. 
• PARADA DEL AEROGENERADOR. Puede ocurrir por los siguientes 
motivos: 
 Vientos altos. Cuando el viento supera un margen (>25 m/s ó 90 km/h), o 
bien cuando un error es detectado en base a la lectura de los sensores de 
viento al controlador. 
 Error de funcionamiento. Se detecta un error de funcionamiento 
mediante la información de sensores. 
 Parada por poco viento. Se inicia la secuencia si se detecta poca 
generación o vientos muy bajos. 
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 Parada Manual. Se realiza bajo la supervisión del personal de operación 
y mantenimiento. 
La parada de turbina entra en los siguientes procedimientos: 
 Paso fijo. El controlador envía una orden al sistema de captación para 
desplegar los aerofrenos, simultáneamente desconecta generador, revisa la 
disminución de rpm y aplica frenos de forma suave. Al cabo de varios 
segundos, aplica una presión de frenada cada vez mayor hasta conseguir la 
detención total. 
 Paso Variable. La orden la envía a los actuadores del calaje palas (pitch) 
aumentando los grados hasta los 90º. Simultáneamente desconecta el 
generador y realiza de igual forma un incremento paulatino de presión en el 
circuito secundario de frenada. 
 Parada de Emergencia. Se produce ante errores importantes, peligro 
para personas o integridad de la turbina. Se aplican frenos con la máxima 
presión desde el primer momento. 
 Cambio devanado generador. No se llega a realizar una parada, sólo 
una disminución de velocidad de giro en el caso de pasar del generador 
grande al pequeño. En el caso contrario, la turbina se desacopla y permite el 
embalamiento con el viento hasta alcanzar la nueva velocidad de 
sincronismo. 
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Imagen 10: Partes de un aerogenerador. 
Fuente: Padrón, (2006) 
CONTROL 
En la investigación el control es la parte donde se muestra cómo 
funciona el sistema automatizado y para ello se utilizo un PLC: micrologix 
1100 con 4bits de entradas análoga, 8bits de entradas y salidas discretas, 
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utilizando para su programación el softwar micrologix 500, que no es más 
que un método de programación llamado diagrama de escalera, donde con el 
uso de varias instrucciones se indicara los pasos y el orden en que debe 
realizarlos el PLC. Para un mayor entendimiento del funcionamiento de dicho 
software se muestra a continuación la explicación del control realizado a 
través del software micrologix 500 
 
Imagen 11: lad2 imágenes 
Fuente: Aparicio, Mavarez, Machado, Nuñez, (2010) 
 
Como primer punto se tiene la creación del Lad que es la carpeta de 
trabajo determinada para cada paso en el Lad2 imágenes se procede a crear 
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las entradas y salidas que serán controladasdentro del sistema. 
En la imagen 11 se ve la primera parte del programa donde se declara 
cuales son las entradas y salidas del sistema, en este caso, se tiene una sola 
entrada que es el botón de encendido en el B3:0.5 y cuatro salidas 
representadas como alarmas en los bits 1, 2, 3 y 4; una vez realizado este 
paso se procede a la creación del proceso; iniciando con el encendido del 
motor, indicación que será comandada por el bit 5, luego de ello como se 
muestra en la imagen 12 se coloca una instrucción que evalué el límite en el 
cual debe mantenerse la velocidad del aerogenerador para una operatividad 
efectiva es entre 20 como mínimo y un máximo de 80 % 
 
Imagen 12: lad3 proceso 
Fuente: Aparicio, Mavarez, Machado, Nuñez, (2010) 
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Imagen 13: lad3 proceso 
Fuente: Aparicio, Mavarez, Machado, Nuñez, (2010) 
 
Una vez que se tenga la operatividad efectiva y continuando con el 
proceso se hace una comparación de parámetros para verificar como se 
puede ver en la imagen 13 cuando el valor de operatividad sea menor a 20 % 
o mayor de 80 % de llegar a pasar el sistema encenderá una alarma de luz 
indicando que el sistema no está operando de forma efectiva. 
Lo que conlleva a un tercer pasó en el programa en el Cual con una 
instrucción de mayor que GRT conectada a un bit de alarma de lachado, es 
decir que se mantendrá activa hasta que el sistema regrese a su normalidad. 
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Si la alarma se encuentra lachada quiere decir que el rango de la 
operatividad efectiva del aerogenerador pasó de 80% e inmediatamente la 
alarma enviara un impulso indicando la aplicación del freno del motor el cual 
se realiza a través de arreglos resistivos conectados en paralelo, el cual 
consiste en la activación de algunas o todas las resistencias para redistribuir 
la corriente y lograr así detener poco a poco el aerogenerador bajando su 
velocidad. 
 
Imagen 14: lad3 proceso 
Fuente: Aparicio, Mavarez, Machado, Nuñez, (2010) 
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Imagen 15: lad 4 análogo 
Fuente: Aparicio, Mavarez, Machado, Nuñez, (2010) 
 
Ya para finalizar el programa se realiza un ultimo paso en el Lad4 
análogo donde a través de la instrucción SCP para entradas analógicas se 
monitorea la señal de salida que proviene del generador, convirtiéndose asi 
en la instrucción principal y de mayor importancia ya que los valores que ella 
capture son los que se compararan con los va lores limites de operatividad 
efectiva mencionados con anterioridad como lo son un mínimo de 20% y un 
máximo de 80% para la operatividad efectiva del aerogenerador; estas 
comparaciones están contenidas en el Lad3 proceso. 
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CONSUMO 
 
Imagen 16: Potencia generada por un aerogenerador 
Fuente: Padrón, (2006) 
 
Para el diseño y rendimiento de los aerogeneradores se aplica la 
siguiente formula P = ?·?·r²·v³ la cual se comparara a continuación con una 
situación real. 
Para ello, se analizara el grafico que se presenta. En el eje horizontal 
se tiene la velocidad del aire medida en metros por segundo (para convertir 
a kilómetros por hora hay que multiplicar por 3,6). El vertical es la potencia 
medida en kilowatios. Se tienen cuatro curvas: la de color magenta 
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representa la potencia disponible , es decir, la que está “contenida en el 
aire”, la que se obtendría si se pudiese convertir el 100% en electricidad. 
El sentido común indica que habrá pérdidas. De hecho, existe un 
máximo teórico, representado en la curva amarilla: no es posible capturar 
más de 16/27 (59%) de la energía cinética del viento. Este resultado se 
conoce como Ley de Betz, y protagonizará un post próximamente en 
Genciencia. La pérdida se debe a que los aerogeneradores ralentizan el aire 
que los barre, la ley de Betz cuantifica el efecto de esta ralentización. 
Pero como se puede mostrar, las máquinas reales difícilmente pueden 
alcanzar los máximos teóricos de rendimiento . En la curva azul se 
representa un valor realista: 80% sobre el máximo teórico establecido por 
Betz, lo que daría un factor ? = 0,75 según la fórmula que se muestra. Y 
finalmente se tiene la curva de potencia real de un modelo comercial, 
representada en morado. Donde el comportamiento es muy diferente a lo 
que se espera. Empieza por debajo de la curva ‘realista’, aunque luego se 
pone a la par. Sin embargo en un momento dado comienza de nuevo a bajar, 
y cuando la potencia llega a un megawatio, se estanca aunque la velocidad 
siga aumentando. 
Esto es lógico, es imposible diseñar un aparato capaz de desarrollar 
potencia infinita, y debido a la dependencia cúbica, en cuanto la velocidad 
va aumentando las curvas teóricas crecen de forma desbocada. Por eso los 
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aerogeneradores tienen una potencia máxima denominada potencia 
nominal (en este caso, un megawatio). Se llama velocidad nominal a 
aquella a partir de la cual la potencia obtenida se estabiliza (en este caso, 
11,5 metros por segundo). 
Partiendo de esta demostración se tiene como consecuencia que no 
conviene instalar equipos eólicos donde existan ráfagas de viento muy 
fuertes, será suficiente con que la velocidad sea superior a la nominal y que 
la misma se mantenga en ese margen durante todo el año lo cual es 
bastante difícil; por lo que es bien sabido que aun en una muy buena 
localización, un aerogenerador no llega a funcionar a la potencia nominal ni 
la mitad del tiempo. 
Por otra parte, a partir de cierta velocidad, la potencia obtenida pasa a 
ser cero esta es la llamada velocidad de corte, y es la velocidad máxima a 
la que el aerogenerador puede trabajar sin suponer un riesgo para su propia 
estructura. Los aerogeneradores tienen mecanismos de control para 
detenerse a ciertas velocidades, ya que si se excediera de la misma el 
molino podría desbocarse. 
Otro fenómeno por explicar: es por la curva real que está tan por 
debajo de la teórica a bajas velocidades y se debe a que los 
aerogeneradores tienen una velocidad inicial mínima, necesaria para el 
arranque 2,5 metros por segundo. Por debajo, las aspas ni siquiera se 
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mueven. Sin embargo los modelos teóricos consideran que el molino se 
mueve por muy ligero que sea el viento, razón por la que si se desea detener 
la generación de electricidad las palas deberán ser frenadas por completo. 
El ordinograma que se mostrara a continuación dará cumplimiento al 
tercer objetivo especifico de la investigación dirigido a establecer el diseño 
del sistema de control automatizado para generadores eólicos de 
electricidad en PYMES, en unión con la cuarta fase de la metodología 
propuesta por Savant construcción del prototipo o diagrama 
esquemático el cual se explicara con mayor precisión en el funcionamiento 
del circuito 
 
Imagen 17: ordinograma 
Fuente: Aparicio, Mavarez, Machado, Nuñez, (2010) 
99 
 
En el ordinograma se exponen los pasos principales que llevara a 
cabo el circuito, teniendo como el primer punto el encendido del motor del 
aerogenerador, el cual se realiza desde un botón ubicado en el PLC, una ves 
iniciado el proceso se procede a llevar un control de la velocidad la cual no 
debe llegar a una velocidad mayor a 80 % debido a la capacidad del equipo 
por lo que de presentarse esta situación se procede a regular la velocidad 
por medio de arreglos resistivos los cuales serán explicados con mayor 
detalle en la circuitería, de no ocurrir cambios drásticos en la velocidad se 
continua monitoreando la misma durante las horas de servicio estipuladas 
para el aerogenerador 
En este caso, se le colocan 16 horas de trabajo al aerogenerador con 
el fin de no malgastar energía en horas de la noche donde la posible energía 
generada no será bien aprovechada por las PYMES, razón por la cual 
cuando el PLC indique a través de un contador que ya se han cumplido las 
16 horas de funcionamiento, se frenara por completo el aerogenerador y para 
asegurar que no se desperdicie energía y ninguna corriente de aire parasitaponga en funcionamiento nuevamente el aerogenerador se le dará un giro de 
noventa grados en un arreglo circuital con un pequeño motor paso a paso y 
se desacoplara el generador en este caso el dinamo del motor. 
Para el montaje del circuito que se utiliza en la demostración del 
funcionamiento, se utilizo un motor AC con aspas en su eje, se escogió un 
motor AC de máquina de cocer por ser el que se asemeja más al 
100 
 
funcionamiento de los motores de los aerogeneradores; para la regulación de 
la velocidad a través de arreglos resistivos se utilizaron 6 resistencias de 
potencia de 10kw, esto conectado directamente con el PLC 1100 que trabaja 
con 24 voltios y tiene 4bits de entrada análoga, 8bits de entradas y salidas 
discretas. 
Para la parte del generador se utiliza un dinamo; y fuera del sistema 
de control se tendrá un motor paso a paso, en el motor AC el cual se 
encargara de girar el aerogenerador, en este caso, el motor con aspas en su 
eje, a 90 grados. 
 
Imagen 18: Circuito del diseño 
Fuente: Aparicio, Mavarez, Machado, Nuñez, (2010) 
101 
 
 
 
 
102 
 
El sistema de control de esta propuesta está basando en el control de 
la velocidad de las aspas del aerogenerador, ya que el motor del mismo, al 
estar acoplado a un generador por cualquier sistema electromecánico es 
capaz de generar corriente, la cual será monitoreada por un periodo de 
tiempo para establecer cual es el rango de operatividad efectiva que es mas 
factible para el sistema de control automatizado. Para el rango que se busca 
solo se debe considerar los valores más constantes en la prueba en el caso 
del circuito expuesto en la imagen 18 es de 20 a 80 % 
 Inicialmente el motor se encenderá a una velocidad máxima 
trasmitiendo el movimiento de su polea a la del generador (dinamo). En el 
dinamo por efectos electromecánicos que se encuentran a la salida del 
mismo, se tendrá como producto de esta transferencia una corriente 
determinada por la velocidad del motor. Esta corriente será monitoreada por 
el modulo de señales análogas, señales que serán comparadas con un 
rango establecido por el programador. 
En caso de que este parámetro de corriente llegue a encontrarse fuera 
del límite de rango establecido, como lo es 80 % se emitirá una alarma y se 
procederá a la activación de un arreglo resistivo , con resistencias de 10kw 
quienes se encargaran de dividir la corriente de entrada del motor, 
provocando con ello un efecto de freno aplicado al motor disminuyendo la 
velocidad. 
Esto en caso de que el arreglo resistivo este activado a un 100% , en 
otros casos donde el arreglo resistivo no esté activado en un 100% se podrá 
103 
 
segmentar la corriente en 6 etapas dando una variedad en la velocidad del 
motor pero sin detener drásticamente su funcionamiento . El switcheos de 
estas etapas será realizado automáticamente por el PLC. Equipo que se 
encargara de emitir los impulsos que activaran cada orden o comando del 
programa. 
Dándole culminación al proyecto y cuarto objetivo especifico dirigido a 
realizar pruebas de funcionalidad al sistema de control automatizado 
para equipos eólicos de generación de electricidad en PYMES 
correspondiente a la quinta fase de la investigación llamada: finalización del 
diseño donde se realizara una demostración de las pruebas y 
funcionamiento del diseño. 
1.1 DISCUSION DE LOS RESULTADOS 
Dentro de los resultados se encontró bajo información documentada 
que las posibilidades de implementar la energía eólica en Venezuela son 
bastante elevadas en algunas zonas del país donde se ha demostrado que 
los vientos son lo suficientemente fuertes como para llevar a cabo un 
proyecto tan grande como lo es la implantación de un parque eólico y que así 
como esas zonas por ejemplo la Guajira, Falcón, entre otras también pueden 
aplicarse pequeños aerogeneradores dentro de las ciudades que más lo 
ameriten, además de ello se encontró que las fuentes de energía hidráulica 
ya no son suficientes para cubrir las necesidades energéticas a nivel 
mundial; este hallazgo se desarrollo en la fase I definición del problema de la 
104 
 
metodología propuesta por Savant (2000). 
Continuando con lo descrito anteriormente se consiguió a través de 
entrevistas realizadas a pequeñas empresas que las fuentes de energía 
alternativa incluyendo la energía eólica son muy poco conocidas por la 
sociedad en general y que es posible que esa sea la causa que conllevé a la 
falta de interés en la búsqueda de mejorar los servicios eléctricos y contribuir 
con el cuidado del ambiente, esto gracias a la fase II subdivisión del 
problema de Savant (2000) 
En otro orden de ideas, realizando el programa en micrologix 500; 
software que establecerá los parámetros a seguir en la lógica de control del 
PLC, gracias al cual se logro controlar la velocidad del aerogenerador para 
que la energía obtenida por el mismo sea conservada, esto se logro en la 
fase III creación de la documentación por Savant (2000) 
Ya para finalizar se diseño un ordinograma que permite ver con 
claridad el orden bajo el cual estará el diseño y funcionamiento del circuito, 
además de ello se tiene el diseño del circuito con cada uno de los elementos 
a utilizar para que la información sea entendida por todo aquel interesado en 
obtenerla para trabajos futuros que guarden la misma perspectiva 
desarrollada en la fase IV construcción del prototipo y se concluye con la 
prueba del circuito en una simulación estructurada y real en la fase V de 
Savant (2000) 
105 
 
2. CONCLUSIONES 
 Luego de haber analizado los resultados obtenidos al evaluar el sistema 
de control automatizado diseñado, se hacen las siguientes conclusiones 
tomando en cuenta los objetivos generales y específicos de la investigación: 
 Luego de realizar una observación directa en la ciudad de Maracaibo 
conjunto con la revisión documental se concluyo que tanto Venezuela como 
Maracaibo se encuentran en la capacidad de hacer funcionar un 
aerogenerador o parque eólico ya que sus condiciones ambientales lo 
permiten. 
 En el mismo orden de ideas se tiene que la falta de explotación de las 
energías alternas se debe a la poca campaña de concientización e 
inform,kmación que hay acerca de nuevas alternativas energéticas que 
contribuyen enormemente a la conservación del ambiente y al crecimiento y 
desarrollo energético. 
 Por otra parte se observo que la energía eólica como tecnología es 
bastante simple y accesible en cuanto a construcción a pesar de sus altos 
costos, además de ello los componentes que lo conforman son conocidos, 
fáciles de reemplazar y de gran durabilidad. 
 El diseño del sistema de control automatizado se realizo prestando 
especial atención al control de la velocidad del giro en las aspas del 
106 
 
aerogenerador ello será crucial para el éxito de la investigación, razón por la 
cual se realizaron pruebas preliminares obteniendo buenos resultados. 
 Con el programa micrologix 500 se realizo todo el sistema de control 
automatizado donde se indica a través de un diagrama de escalera las 
variables que se manipularon y como es la manipulación de las misma. 
 Luego de ello se instalo en un PLC 1100 que trabaja con 24 voltios y tiene 
4bits de entrada análoga, 8bits de entradas y salidas discretas, equipo capaz 
de enviar impulsos eléctricos a medida que el software instalado se lo 
indique, con el software instalado se realizaron pruebas donde se determino 
que para una mayor seguridad en el uso del equipo al ser apagados se les 
realizara un desacople entre el generador logrando que disminuyan los 
riesgos de rose entre los dientes lo cual producirá energía perdida porque no 
se empleara en nada mientras el sistema se encuentre en estado de off. 
 El diseño de un sistema de control automatizado para generadores 
eólicos de electricidad en PYMES se considera un éxito, dejando solidas 
basespara optimizar y modernizar los aerogeneradores que se pretenden 
emplear en el país. 
 Los resultados obtenidos exponen el cumplimiento de los objetivos 
planteados en el cronograma. Se demuestra que las fases metodológicas, 
objetivos, actividades y recursos planteados en el cronograma se cumplieron 
con éxito. 
107 
 
3. RECOMENDACIONES 
 Concluida con éxito la investigación orientada a diseñar un sistema de 
control automatizado para generadores eólicos de electricidad en PYMES, 
para obtener un funcionamiento óptimo del sistema, se procede a 
recomendar lo siguiente: 
• Utilizar distintos tipos de herramientas y referencias bibliográficas a la 
hora de analizar el funcionamiento del aerogenerador, para optimizar el 
estudio y obtener mejores resultados a la hora de la descripción del sistema 
de control automatizado. 
• Procurar adquirir los equipos nuevos para el diseño con el fin de evitar 
correr riesgos en caso de que algún equipo haya tenido fallas en el pasado. 
• Consultar con ingenieros expertos en el área de ingeniería de 
sistemas, en controles, entre otros para el diseño del sistema de control 
automatizado y si es posible su implementación. 
• Elaborar un manual que describa el funcionamiento del sistema de 
control automatizado y un esquema de la circuitería aplicada. 
• Utilizar siempre componentes nuevos y de la más alta calidad al 
momento de diseñar y construir un sistema de control automatizado para 
generadores eólicos de electricidad. 
 
108 
 
REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS 
 
LIBROS 
 
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Ediciones UPC. 
 
 
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Editorial 
 
 
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Editorial UPO 
 
 
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Escudero, J. (2008). Manual de Energía Eólica. Madrid- España Editorial 
Mundi–Prensa. 
 
 
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investigación holística. Madrid- España. Ediciones Quirón. 
 
 
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Kuo, B. (1996). Sistemas de Control Automático. Editorial Prentice Hall. 
 
 
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Alfaomega. 
 
 
Libertador, R. (2003). Manual de trabajos de grado de especialización, 
maestrías y tesis doctorales de la universidad pedagógica 
experimental. 
 
 
Ogata, K. (2003). Ingeniería de Control Moderna. Editorial Prentice Hall. 
 
Rodríguez, J. (2003). Sistemas Eólicos de Producción de Energía Eléctrica. 
Madrid- España. Editorial Rueda. 
 
 
Savant, J. (2000). Diseño electrónico. México DF. Editorial Prentice – hall. 
3ra edición 
 
 
TESIS CONSULTADAS 
 
 
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fuente energía eólica. Trabajo Especial de Grado. Universidad Dr. 
Rafael Belloso Chacín. Maracaibo. 
 
 
Ferrer, H. (2004). Estudio de factibilidad técnica y económica para una 
planta de generación del tipo renovable en la zona norte del estado 
Zulia. Trabajo Especial de Grado. Universidad del Zulia. Maracaibo. 
110 
 
 
 
Larreal, A. (2001). Análisis dinámico de los sistemas eléctricos con 
generación eólica. Trabajo Especial de Grado. Universidad Carlos III 
de Madrid – España. 
 
 
Slootweg, J. (2003). Wind Power Modeling and Impact on Power System 
Dynamics. (Documento en Línea). Tesis de Doctorado. Universidad de 
Delft. Holanda. 
 
 
CONSULTAS ELECTRONICAS 
 
 
Asociación Danesa de la Industria Eólica. (2003). Generadores Asíncronos o 
de inducción. (Documento en línea). Disponible: Http://www.windpower 
org/es/tour/ wtrb/electric.htm. (Consulta: 2009, Enero 27). 
 
 
Asociación Venezolana de energía eólica 
Http//bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ ciencia/volumen3, documento 
en línea, consulta realizada el 20/ 04/2010 
 
 
Energía Renovable Http//www.renovable-energia.com, documento en línea, 
consulta realizada el 23/ 04/2010 
 
 
 
 
 
 
111 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
ANEXO 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
112 
 
ANEXO 1 
 
 
Entrevista al gerente de Solvinca; empresa consultora de ingeniería. 
 
 Sr gerente en la presente se le dará una breve explicación del servicio 
que se pretende ofrecer a las PYMES, esto acompañado de una serie de 
preguntas que nos permitirán obtener información sobre que tanto se sabe 
del tema tratar. 
 Se desea diseñar un sistema de control automatizado para regular la 
velocidad y tiempo de funcionamiento de un aerogenerador, esto con el fin 
de promover la implementación de nuevas fuentes de energía y el ahorro de 
energía. 
 
1. Ha escuchado hablar sobre la energía eólica? 
R= si, pero realmente muy poco se que es energía obtenida del viento. 
2. Que opina sobre esta fuente de energía alterna? 
R= solo puedo decir que se escucha interesante porque realmente no se 
nada sobre el tema. 
3. Cree usted que la implementación de aerogeneradores seria de 
ayuda para el país y empresas como estas? 
R= supongo que para saber eso tendrían que hacer estudios y pruebas que 
113 
 
serán las que determinen que tan bueno puede ser y en caso de que se 
demuestren los beneficios de esta fuente de energía y que si se puede 
aplicar en el país definitivamente seria muy buen. 
4. Tiene usted alguna duda sobre lo explicado con anterioridad? 
R= la duda seria como funcionaria ese sistema de control y como se 
instalaría, para que a la empresa le llegue esta energía, es decir donde lo 
colocarían y como. 
5. Tiene usted alguna sugerencia con respecto a lo planteado? 
R= no la verdad no 
 
 
Entrevista al gerente de Veninco; empresa consultora de ingeniería. 
 
 Sr gerente en la presente se le dará una breve explicación del servicio 
que se pretende ofrecer a las PYMES, esto acompañado de una serie de 
preguntas que nos permitirán obtener información sobre que tanto se sabe 
del tema tratar. 
 Se desea diseñar un sistema de control automatizado para regular la 
velocidad y tiempo de funcionamiento de un aerogenerador, esto con el fin 
de promover la implementación de nuevas fuentes de energía y el ahorro de 
energía. 
 
114 
 
1. Ha escuchado hablar sobre la energía eólica? 
R= si por supuesto he leído algunas cosas en internet se que en España se 
esta trabajando bastante con esta fuente de energía. 
2. Que opina sobre esta fuente de energía alterna? 
R= a pesar de que es poco lo que se sobre este tema pienso que es una 
opción mas ecológica y ahorrativa para todo el mundo. 
3. Cree usted que la implementación de aerogeneradores seria de 
ayuda para el país y empresas como estas? 
R= si porque no me parece que seria un avance muy grande e innovador. 
4. Tiene usted alguna duda sobre lo explicado con anterioridad? 
R= la duda que tengo es si de verdad se podrá hacer algo así en este país o 
ciudad, si existirán las condiciones propicias. 
5. Tiene usted alguna sugerencia con respecto a lo planteado? 
R= si claro me gustaría que esta fuente de energía se aprovechará al 
máximo y supongo que para ello realizaran varias automatizaciones, entre 
otras cosas.