La norma IEC 61400 es un conjunto de requisitos de diseño creados para garantizar que las turbinas eólicas estén diseñadas adecuadamente contra daños por peligros durante la vida útil planificada. La norma se ocupa de la mayoría de los aspectos de la vida útil de la turbina, desde las condiciones del sitio antes de la construcción hasta las pruebas de los componentes de la turbina, [1] el ensamblaje y la operación.
Las turbinas eólicas requieren una gran inversión de capital y normalmente se compran antes de su montaje y puesta en funcionamiento .
Algunas de estas normas proporcionan condiciones técnicas verificables por un tercero independiente y, como tales, son necesarias para realizar acuerdos comerciales que permitan financiar y montar turbinas eólicas. [1]
La IEC comenzó a estandarizar la certificación internacional sobre este tema en 1995, y la primera norma apareció en 2001. [1]
El conjunto común de normas a veces sustituye a las diversas normas nacionales, formando una base para la certificación global. [1]
Las turbinas eólicas pequeñas se definen como aquellas con un área de barrido de hasta 200 m2 y una norma IEC 61400-2 algo simplificada aborda este tema. También es posible utilizar la norma IEC 61400-1 para turbinas con un área de barrido de menos de 200 m2 .
Normas IEC, API, ISO, etc. utilizadas para certificar turbinas eólicas marinas en EE. UU.
En los EE. UU., las normas están pensadas para ser compatibles con las normas IEC, [3] y algunas partes de la 61400 son documentación obligatoria. [4] [5]
El Laboratorio Nacional de Energía Renovable de Estados Unidos participa en el trabajo de desarrollo de normas IEC [3] [6] y prueba equipos de acuerdo con estas normas. [7] Sin embargo, para las turbinas marinas de Estados Unidos, se necesitan más normas, y las más importantes son:
ISO 19900, Requisitos generales para estructuras offshore
ISO 19902, Estructuras fijas de acero para instalaciones offshore
ISO 19903, Estructuras fijas de hormigón para instalaciones offshore
ISO 19904-1, Estructuras flotantes offshore: monocascos, semisumergibles y mástiles
ISO 19904-2, Estructuras flotantes marinas: plataformas con patas en tensión
API RP 2A-WSD, Práctica recomendada para la planificación, diseño y construcción de plataformas fijas de acero en alta mar: diseño de esfuerzos de trabajo. [8]
En Canadá, las normas nacionales anteriores estaban obsoletas y obstaculizaban la industria eólica, y fueron actualizadas y armonizadas con la 61400 por la Asociación Canadiense de Normas con varias modificaciones. [9] [10]
Está prevista una actualización de la norma IEC 61400 para 2016. [11]
En el caso de las turbinas eólicas pequeñas, la industria mundial ha estado trabajando para armonizar los requisitos de certificación con el objetivo de "probar una vez, certificar en todas partes". Se ha producido una importante cooperación entre el Reino Unido, los EE. UU. y, más recientemente, Japón, Dinamarca y otros países, de modo que la norma IEC 61400-2, tal como se interpreta en el marco, por ejemplo, del sistema de certificación MCS (de origen británico), sea interoperable con la de los EE. UU. (por ejemplo, cuando corresponde a una norma de la AWEA para turbinas eólicas pequeñas) y otros países.
Clases de generadores de turbinas eólicas (WTG)
Las turbinas eólicas están diseñadas para condiciones específicas. Durante la fase de construcción y diseño se hacen suposiciones sobre el clima eólico al que estarán expuestas las turbinas eólicas. La clase de viento de la turbina es solo uno de los factores que se deben tener en cuenta durante el complejo proceso de planificación de una planta de energía eólica . Las clases de viento determinan qué turbina es adecuada para las condiciones de viento normales de un sitio en particular. Las clases de turbina se determinan por tres parámetros: la velocidad promedio del viento, las ráfagas extremas de 50 años y la turbulencia. [12]
La intensidad de la turbulencia cuantifica cuánto varía el viento en un período de 10 minutos. Debido a que las cargas de fatiga de varios componentes principales de una turbina eólica son causadas principalmente por la turbulencia, el conocimiento de cuán turbulento es un sitio es de importancia crucial. Normalmente, la velocidad del viento aumenta con la altura debido a la cizalladura vertical del viento . En terreno llano, la velocidad del viento aumenta logarítmicamente con la altura. En terreno complejo, el perfil del viento no es un simple aumento y, además, puede ocurrir una separación del flujo, lo que lleva a un aumento considerable de la turbulencia. [13]
Las velocidades extremas del viento se basan en la velocidad media del viento durante 3 segundos. La turbulencia se mide a una velocidad del viento de 15 m/s. Esta es la definición de la norma IEC 61400-1, edición 2.
Sin embargo, en aguas estadounidenses varios huracanes ya han superado la clase de viento Ia con velocidades superiores a los 70 m/s (156 mph), y se están realizando esfuerzos para proporcionar estándares adecuados. [8] En 2021, TÜV SÜD desarrolló un estándar para simular una nueva clase de viento T1 para ciclones tropicales. [14]
Lista de partes de la norma IEC 61400
Requisitos de diseño IEC 61400-1:2005+AMD1:2010
Requisitos de diseño de RLV según IEC 61400-1:2019 (versión en rojo)
IEC 61400-2:2013 Aerogeneradores pequeños
IEC 61400-3-1:2019 Requisitos de diseño para turbinas eólicas marinas fijas
IEC TS 61400-3-2:2019 Requisitos de diseño para turbinas eólicas marinas flotantes
IEC 61400-4:2012 Requisitos de diseño para cajas de engranajes de turbinas eólicas
IEC 61400-5:2020 Palas de turbinas eólicas
IEC 61400-6:2020 Requisitos de diseño de torres y cimientos
IEC 61400-8:2024 Diseño de componentes estructurales de turbinas eólicas
IEC 61400-11:2012+AMD1:2018 CSV Técnicas de medición de ruido acústico (versión consolidada)
IEC TS 61400-11-2:2024 Técnicas de medición de ruido acústico - Medición de las características sonoras de las turbinas eólicas en la posición del receptor
IEC 61400-12:2022 Mediciones del rendimiento energético de turbinas eólicas productoras de electricidad: descripción general
IEC 61400-12-1:2022 Mediciones del rendimiento energético de turbinas eólicas productoras de electricidad
IEC 61400-12-2:2022 Rendimiento energético de turbinas eólicas productoras de electricidad basado en la anemometría de la góndola
IEC 61400-12-3:2022 Rendimiento energético: calibración del sitio basada en mediciones
IEC TR 61400-12-4:2020 Calibración numérica del sitio para pruebas de rendimiento energético de turbinas eólicas
IEC 61400-12-5:2022 Rendimiento energético: evaluación de obstáculos y terreno
IEC 61400-12-6:2022 Función de transferencia de la góndola basada en la medición de turbinas eólicas productoras de electricidad
IEC 61400-13:2015+AMD1:2021 CSV Medición de cargas mecánicas (versión consolidada)
IEC TS 61400-14:2005 Declaración de nivel de potencia acústica aparente y valores de tonalidad
IEC 61400-21-1:2019 Medición y evaluación de características eléctricas - Turbinas eólicas
IEC 61400-21-2:2023 Medición y evaluación de características eléctricas - Plantas de energía eólica
IEC TR 61400-21-3:2019 Medición y evaluación de características eléctricas - Modelo armónico de turbina eólica y su aplicación
IEC 61400-23:2014 Pruebas estructurales a escala real de palas de rotor
IEC 61400-24:2019 Protección contra rayos
IEC 61400-25-1:2017 RLV Comunicaciones para monitorización y control de plantas de energía eólica - Descripción general de principios y modelos (versión Redline)
IEC 61400-25-2:2015 Comunicaciones para monitorización y control de parques eólicos - Modelos de información
IEC 61400-25-3:2015 RLV Comunicaciones para monitorización y control de parques eólicos - Modelos de intercambio de información (versión Redline)
IEC 61400-25-4:2016 RLV Comunicaciones para monitorización y control de parques eólicos - Asignación a perfil de comunicación (versión Redline)
IEC 61400-25-5:2017 Comunicaciones para monitorización y control de parques eólicos - Pruebas de conformidad
IEC 61400-25-6:2016 Comunicaciones para monitorización y control de plantas de energía eólica - Clases de nodos lógicos y clases de datos para monitorización de condiciones
IEC TS 61400-25-71:2019 Comunicaciones para monitorización y control de plantas de energía eólica - Lenguaje de descripción de configuración
IEC TS 61400-26-1:2019 Disponibilidad para sistemas de generación de energía eólica
IEC TS 61400-26-4:2024 Fiabilidad de los sistemas de generación de energía eólica
IEC 61400-27-1:2020 Modelos de simulación eléctrica - Modelos genéricos
IEC 61400-27-2:2020 Modelos de simulación eléctrica - Validación de modelos
IEC TS 61400-29:2023 Marcado e iluminación de turbinas eólicas
IEC TS 61400-30:2023 Seguridad de los generadores de turbinas eólicas. Principios generales para el diseño
IEC TS 61400-31:2023 Evaluación de riesgos de emplazamiento
IEC 61400-50:2022 Medición del viento: descripción general
IEC 61400-50-1:2022 Medición del viento. Aplicación de instrumentos meteorológicos montados en mástiles, góndolas y conos
IEC 61400-50-2:2022 Medición del viento: aplicación de tecnología de teledetección terrestre
IEC 61400-50-3:2022 Uso de lidars montados en góndolas para mediciones de viento
^ abcd Woebbeking, Mike. "IEC TS 61400-22" páginas 1-2 y 9 Germanischer Lloyd , 2008. Consultado: 12 de marzo de 2011. Archivo
^ Folleto de Østerild, página 8
^ ab Dodge, Darrell M. "Desarrollo de estándares de consenso para la industria eólica" Laboratorio Nacional de Energías Renovables , 27 de febrero de 1996. Consultado el 16 de agosto de 2012. Cita: "Los estándares estadounidenses deben ser compatibles con los estándares IEC"
^ "Documentación de diseño requerida según IEC 61400-22".
^ ab Musial, WD; Sheppard, RE; Dolan, D.; Naughton, B. "Desarrollo de prácticas recomendadas para energía eólica marina en aguas estadounidenses" Página de introducción Laboratorio Nacional de Energías Renovables , abril de 2013. Consultado: 20 de noviembre de 2013. OSTI 1078076
^ "Las normas actualizadas impulsan el desarrollo de la energía eólica" Archivado el 18 de enero de 2013 en Wayback Machine, página 23, Recursos naturales de Canadá 2010. Recuperado: 16 de agosto de 2012. Cita: "las normas canadienses anteriores eran un impedimento para la industria"... "las armonizaron con las normas IEC"
^ "Motor de búsqueda | Recursos naturales de Canadá". www2.nrcan.gc.ca . Archivado desde el original el 10 de junio de 2015 . Consultado el 14 de enero de 2022 .
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^ "Planificación de proyectos eólicos: clases de turbinas eólicas" Archivado el 25 de septiembre de 2011 en Wayback Machine Vestas . Consultado en octubre de 2011.
^ Langreder, Wiebke. "Ubicación de parques eólicos: aspectos básicos" Archivado el 29 de enero de 2012 en Wayback Machine. Suzlon Energy . Consultado en octubre de 2011.
^ "TÜV SÜD certifica aerogeneradores para regiones afectadas por tormentas tropicales". www.windtech-international.com . 8 de septiembre de 2021.
