Con alguna frecuencia, nuestros clientes petroleros nos dicen con asombro que tal o cual IVS 4500 destinado a proteger de la corrosión instalaciones en medio de la estepa acaba de soportar sin novedad un temporal de varios días de duración y vientos de 150 kilómetros por hora de velocidad media. La dureza de los IVS empieza a conocerse dentro del pequeño ambiente eólico criollo, y máxime ahora que cuestan la mitad de lo que el único aparato importado equivalente en potencia y resistencia.
Este precio estimativo incluye un estudio preliminar del mejor lugar para ponerlo y el servicio post-venta en garantía. La cifra final total es muy variable, porque depende de los bancos de baterías, conversores y otros ítems añadidos al molino según otros asuntos igualmente variables: la calidad del viento y/o el tipo de electricidad que necesita el usuario. Lo real es que ningún competidor se acerca a nuestra combinación de durabilidad y precio, y el secreto está en un diseño más lógico que ortodoxo.
Lo recorremos brevemente:
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LA HÉLICE:
La vibración de la hélice por pequeñísimos desbalanceos de las palas y las cargas inducidas por los fuertes vientos son los principales factores de rotura de las turbinas en la Patagonia. La verdad “de manual” es que las hélices tripala son menos propensas a vibraciones que las bipala, pero también resultan más caras: los perfiles alares de plástico reforzado moldeados en una sola pieza son algunos de los componentes más costoso de cualquier molino.
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Tras mucho testeo en campo, análisis de tensiones, de deformaciones y rediseños, INVAP INGENIERÍA llegó a la hélice bipala del actual IVS 4500, de 4,4 metros de diámetro, alta resistencia y muy baja vibración parasitaria. Esta es una de las claves de la fortaleza y bajo precio de nuestro equipo.
UN GENERADOR MÁS SENCILLO Y ROBUSTO:
Como se ve en la foto, en nuestro generador hay una inversión del orden habitual “rotor-estator”: en el IVS la pieza móvil es la que tiene los imanes, y el bobinado en cambio está fijo en el centro.
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Con esta disposición se ganan dos cosas: simplicidad y robustez.
Se gana simplicidad porque se eliminan las frágiles escobillas que recogen la corriente generada en el bobinado del rotor en un generador común. Hay menos cosas que puedan romperse.
Y se vuelve a ganar en robustez porque nuestra pieza móvil con imanes permanentes es muy fácil de balancear en fábrica. En cambio, el complejo bobinado de un rotor común es más proclive a minúsculos desbalanceos “de origen”, que en el molino en funcionamiento se traducen como vibración parasitaria, y merma de vida útil. |
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LOS SISTEMAS DE AUTOPROTECCIÓN:
El “embale” de la hélice ante las constantes ráfagas de viento alta velocidad es otro riesgo regional: un generador “pasado de vueltas” se recalienta y quema, y las palas se desintegran.
El sistema de autofrenado más común entre los equipos de hasta 1 kilovatio son las “cargas pasivas” o “dump loads”, resistencias que frenan la salida de corriente, y por lo tanto, el rotor y la hélice. Sin embargo, con un equipo de 4,5 kilovatios como el IVS y en una región donde el viento normalmente sopla con ráfagas de gran violencia, se necesita un segundo sistema de autoprotección pasiva: el repliegue lateral de la hélice. La combinación de ambos sistemas protege el equipo de sobrevelocidad y sobrecarga. |
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¿Cómo funciona el repliegue lateral? Con viento de 45 kilómetros por hora, el IVS llega a su potencia nominal. Cuando esta velocidad se sobrepasa, la presión del viento sobre la hélice la empieza a plegar sobre el lateral izquierdo de la nacela, desalineando su plano de giro respecto del viento con un ángulo que depende de la velocidad de éste.
Cuanto más fuerte el viento, más se aparta la hélice de la posición “de frente”, lo que hace entrar en pérdida las aspas y baja la energía que captan, evitando así el aumento de su velocidad de giro. El generador queda de este modo protegido de los embales, y aunque el viento sobrepase los 45 kilómetros por hora, no entrega más de 4,5 kilovatios.
Como se ve en las fotos, el sistema para provocar el repliegue lateral carece de toda complicación mecánica o electrónica: el eje (horizontal) del rotor está desplazado respecto del eje (vertical) símil veleta, el que hace que el equipo busque enfrentar el viento. Al no ser coplanares ambos ejes, la presión del viento sobre el plano de giro de la hélice genera una cupla o fuerza torsional, que tiende a plegar el equipo. Un amortiguador mitiga los movimientos demasiado bruscos.
A la hora de los costos, el sistema es sencillo y barato. A la hora de las estadísticas, de larga vida y bajo mantenimiento.
Algunos molinos importados usan hélices con aspas “de paso variable”, como las de los aviones. En lugar de girar todo el plano de la hélice para ponerla en pérdida, la hélice sigue tomando el viento siempre de frente, pero sus aspas son rotadas por un mecanismo que gira sus raíces, regulando su “paso” de modo que su velocidad de giro permanezca constante. Si es necesario, las aspas se ponen totalmente “en bandera”, la posición en que no actúan como perfiles alares y por lo tanto no producen cupla.
Este sistema mecánico es efectivo, pero más caro, más complejo y –al menos con los vientos de la Patagonia- de muy corta vida. Estos mecanismos van tomando juego inevitablemente, hasta que minúsculos pero progresivos desbalanceos de los contrapesos que “actúan” el paso variable hacen que el rotor entre en vibración y termine destruyendo el aparato.
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En suma, no tenemos el sistema de autofrenado más sofisticado. Sí tenemos el más sensato para un recurso tan variable y violento como los vientos del sur argentino.
LA TORRE:
La torre del IVS es tubular y basculante. Su función es eliminar el ítem frecuentemente más costoso de la instalación o el “service” en lugares desolados y servidos por pésimos caminos; y ese ítem es la grúa. Nuestra torre rebatible permite armar o reparar cómodamente el IVS a nivel del piso, y luego izarlo hasta su posición de trabajo con poleas de las que tira la camioneta del instalador, o un simple malacate manual. Un doble juego de riendas termina por darle rigidez al conjunto, eliminando vibraciones.
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Nuestro aerogenerador es apto para cualquier otra torre, como las reticuladas de los molinos multipala comunes de bombeo de agua. Pero no cualquier aerogenerador es apto para nuestra torre. Y eso porque nuestro equipo es deliberadamente liviano. El único molino comparable en resistencia con el IVS pesa el doble que éste.
Otro ejemplo de cómo logramos más vida útil con menos costos para el cliente.
EL IVS EN BOMBEO DE AGUA:
Con bombas sumergibles verticales multietapa, el IVS 4500 tiene 15 veces más potencia para mover agua en vertical que el molino multipala, tan común en la llanura chacopampeana o la estepa patagónica.
El detalle a cuidar es que la bomba quede siempre sumergida para trabajar refrigerada incluso en bajas frecuencias, cuando hay poco viento, sin peligro de quemarse. Esto se vuelve necesario porque la bomba está conectada directamente al generador, que entrega en tensión y frecuencia variables, dentro de un rango muy amplio.
De modo que, unido a la bomba adecuada y para dar dos extremos, con un viento de 45 kilómetros horarios el IVS puede subir 8000 litros/hora de agua a 100 metros de altura, o 140.000/hora (una pileta olímpica) a 5 metros de altura. Con las napas muy profundas y la escasez de agua superficial típicas de más del 70 por ciento del territorio nacional, no es un dato menor.
MANTENIMIENTO:
El IVS necesita un único mantenimiento anual, con desarme del generador eléctrico, verificación de rodamientos, control de bujes de cola y eje vertical, y ajuste general. Está hecho para rendir trabajo, no para causar trabajo.
De todos modos, siempre recomendamos al cliente hacerle una revisión tras una tempestad de viento... Pero –para volver a nuestra afirmación inicial- más para que nos felicite que para otra cosa. |
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Detalles de los IVS-4500 
