Diseño y caracterización metrológica de un nuevo patrón de transferencia para la magnitud par de torsión en el rango de los MN·m

Los aerogeneradores son un elemento clave en la generacion de energia eolica; en la actualidad, gracias al gran desarrollo y avances de este sector, son capaces de generar pares de torsion en el rango de los MN·m. Para evaluar su comportamiento, los aerogeneradores son estudiados en detalle en bancos de ensayo especificos, donde el par de torsion generado es uno de los parametros mas importantes a evaluar, al estar directamente relacionado con la potencia electrica obtenida y la eficiencia del proceso. Sin embargo, a pesar de la importancia de una medida fiable del par de torsion, los metodos de medicion empleados en estos bancos de ensayo no pueden asegurar la trazabilidad de las medidas obtenidas. Ademas, estos metodos cuentan con incertidumbres asociadas altas, de entre el 2 y el 5%. En esta tesis se propone un nuevo patron de transferencia para la medicion directa y trazable del par de torsion en los bancos de ensayo de aerogeneradores. Ante la inexistencia de patrones primarios de par en este rango de medicion, el patron desarrollado se basa en los sistemas de fuerza palanca. Estos sistemas obtienen medidas de par a partir de la fuerza observada por un transductor, el cual se conecta a un elemento llamado brazo o palanca, de longitud conocida. Ambas magnitudes, fuerza y longitud, permitian asegurar su trazabilidad en sus respectivos rangos de medicion (MN y metros respectivamente), asegurando asi la trazabilidad del par de torsion obtenido. El patron de transferencia propuesto adapta los sistemas de fuerza palanca a las condiciones de los bancos de ensayo. Para ello, se somete el diseno propuesto a un proceso de optimizacion, mejorando sus componentes y haciendolo idoneo para su uso en estos bancos de ensayo. En este proceso se realizan multiples simulaciones mediante herramientas de analisis por elementos finitos, evaluando el patron desde un punto de vista mecanico, asi como metrologico. Mediante dichas simulaciones se estudia su comportamiento ante las distintas influencias que aparecen durante la operacion en los bancos de ensayo de aerogeneradores. De este modo se obtienen las variaciones sufridas por la fuerza medida por los transductores y la longitud del brazo, estimando asi el comportamiento metrologico del patron de transferencia. A partir de los resultados obtenidos se elabora un modelo de calculo para la estimacion de la incertidumbre asociada del patron de transferencia. Esta estimacion muestra una incertidumbre relativa asociada del patron de transferencia de tan solo 0,15%, un valor muy inferior al de los metodos empleados en la actualidad. El patron propuesto es capaz de efectuar medidas directas y trazables del par de torsion en el rango de los MN·m, adaptandose a las condiciones de los bancos de ensayo de aerogeneradores. Su incertidumbre asociada es mucho menor que la de los metodos empleados actualmente en los bancos de ensayo. Por todo ello, el patron de transferencia propuesto demuestra ser una buena alternativa para la medicion del par en bancos de ensayo.