MÁSTER EN INGENIERÍA ACÚSTICA Y VIBRACIONES ......En este trabajo se presenta un ensayo destinado a determinar la emisión acústica de un aerogenerador. El trabajo se guía por

UNIVERSIDAD DE LEÓN UNIVERSIDAD DE VALLADOLID

MÁSTER EN

INGENIERÍA ACÚSTICA Y VIBRACIONES

TRABAJO FIN DE MÁSTER

“MEDICIÓN ACÚSTICA DE UN

AEROGENERADOR”

NOMBRE DEL ALUMNO: D. CARLOS ORTEGA PAREDES

TUTOR ACADÉMICO: D.ª ANA ISABEL TARRERO FERNÁNDEZ

TUTOR COLABORADOR: D. ÁNGEL ARENAZ GOMBAU

VºBº

Valladolid, Septiembre de 2010.

2

3

RESUMEN

El presente Trabajo Fin de Máster (TFM) ha surgido a raíz de realizar un período de prácticas en la

empresa Audiotec, así, por un lado, se pretende poner en práctica los conocimientos adquiridos en el

máster de Acústica y Vibraciones impartidos por las universidades de Valladolid y León, y, por otro lado,

poder desarrollar el presente trabajo con el que concluir el master.

El TFM trata de medir las emisiones acústicas que puede generar un prototipo de aerogenerador, para

ello, primeramente se realizó un estudio con su correspondiente búsqueda de información, acerca de los

distintos tipos de aerogeneradores, sus características principales, etc, para conocer la máquina objeto de

estudio. Una vez llegados a este punto, se focalizó la búsqueda de información en los distintos tipos de

ruidos que pudiera emitir un aerogenerador, de tipo mecánico, aerodinámico, y todo aquello relacionado

con las emisiones acústicas que pudiera emitir un aerogenerador.

Llegados a este punto, se vio necesario documentarse acerca de la normativa actual vigente que trata la

energía eólica, y por lo tanto, a los aerogeneradores como generadores de dicha energía. Entre tal

normativa, hubo que prestar especial atención a aquella dedicada al método de medición de emisiones

acústicas que un aerogenerador pudiera producir, siendo la norma CEI 61400, la que indica la

metodología, instrumentación y demás información necesaria para llevar a cabo con corrección las

mediciones sobre cualquier tipo de aerogenerador, independientemente de su tamaño.

Con la norma CEI 61400 que nos indicaba la manera de medir las emisiones acústicas de un

aerogenerador, y conociendo las características del mismo, se realizó un código de ensayo que por un

lado cumpliera la norma CEI 61400 en su parte 11, y por otro lado, satisficiera las necesidades del

fabricante del prototipo del aerogenerador, ya que sería el que finalmente financiase este trabajo.

Una vez concluido el código de ensayo, se puso en práctica punto por punto, hasta conseguir obtener los

niveles de presión de emisión equivalente ponderado A, el nivel de potencia sonora, así como sus

respectivos espectros y el mapa de curvas isófonas, que se marcaron como objetivos de la medición.

Por último, se finalizó el trabajo con una serie de conclusiones, tanto del trabajo desarrollado como a

título personal, con las que se concluye el presente Trabajo Fin de Master.

4

Mediciones de ruido en aerogenerador ÍNDICE

5

ÍNDICE

1 INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS ............................................................................................... 7

1.1 Introducción ........................................................................................................................ 7

1.2 Objetivos ............................................................................................................................. 9

2 AEROGENERADORES ........................................................................................................... 11

2.1 Tipos de aerogeneradores................................................................................................. 11

2.2 Partes de un aerogenerador ............................................................................................. 18

2.3 Otros conceptos de interés ............................................................................................... 22

2.4 Aerogenerador prototipo objeto de estudio .................................................................... 25

2.4.1 Características del prototipo de aerogenerador ........................................................ 27

2.4.2 Ventajas del prototipo de aerogenerador .................................................................. 29

2.4.3 Ubicación del prototipo de aerogenerador ................................................................ 30

3 RUIDO EN AEROGENERADORES .......................................................................................... 31

3.1 Tipos de ruido en aerogeneradores .................................................................................. 33

3.2 Focos de ruido en un aerogenerador. ............................................................................... 33

3.3 Diseño para un bajo ruido mecánico en aerogeneradores ............................................... 36

3.4 Diseño para un bajo ruido aerodinámico en aerogeneradores ........................................ 38

3.5 Conceptos de acústica importantes .................................................................................. 39

4 NORMATIVA VIGENTE DE AEROGENERADORES. ................................................................ 43

4.1 Normativa en energía eólica ............................................................................................. 43

4.2 Normativa sobre el ruido en el interior de los aerogeneradores ..................................... 45

4.3 Normativa sobre el ruido emitido al exterior por los aerogeneradores. .......................... 47

4.3.1 R.D 1367/2007 desarrollo de la ley de ruido Ley 37/2007. ........................................ 47

4.3.2 Ley del ruido de Castilla y León 5/2009 ...................................................................... 49

4.4 Normativa vigente para la medición de ruido de aerogeneradores. ................................ 52

4.4.1 UNE-EN 61400-11:2004: Aerogeneradores. Técnicas de medida de ruido acústico. 52

Mediciones de ruido en aerogenerador ÍNDICE

6

5 MEDICIONES DE RUIDO DEL AEROGENERADOR PROTOTIPO ............................................. 55

5.1 Objeto ................................................................................................................................ 55

5.2 Ubicación ........................................................................................................................... 55

5.3 Instrumentación ................................................................................................................ 56

5.4 Descripción del procedimiento ......................................................................................... 59

5.4.1 Posición de medida. ................................................................................................... 59

5.4.2 Información a determinar de las medidas ................................................................. 60

5.4.3 Requisitos de las medidas .......................................................................................... 61

5.4.4 Medidas acústicas ...................................................................................................... 61

5.4.5 Medidas no acústicas ................................................................................................. 62

5.4.6 Nivel de presión sonora.............................................................................................. 62

5.4.7 Nivel de potencia sonora aparente ............................................................................ 63

5.4.8 Mapa de curvas isófonas ............................................................................................ 63

6 RESULTADOS ....................................................................................................................... 65

6.1 Nivel de presión sonora ponderado-A .............................................................................. 65

6.2 Nivel de potencia sonora equivalente............................................................................... 68

6.3 Espectros ........................................................................................................................... 69

6.4 Mapa de curvas isófonas. .................................................................................................. 90

7 CONCLUSIONES ................................................................................................................... 93

8 BIBLIOGRAFÍA ...................................................................................................................... 95

Mediciones de ruido en aerogenerador CAPITULO 1: INTRODUCCIÓN

7

1 INTRODUCCIÓN Y OBJETIVOS

1.1 Introducción

La energía eólica es un tipo de energía renovable cuya fuente es la fuerza del viento. La forma

típica de aprovechar esta energía es a través de la utilización de aerogeneradores o turbinas de viento.

El antecedente directo de los actuales aerogeneradores son los viejos molinos de viento, que incluso hoy

en día se siguen utilizando para extraer agua o moler grano.

Un molino es una máquina que posee aspas o palas unidas a un eje común, que comienza a girar cuando

el viento sopla. Este eje giratorio está unido a distintos tipos de maquinaria, por ejemplo maquinaria para

moler grano, bombear agua o producir electricidad.

Para obtener electricidad, el movimiento de las aspas o paletas acciona un generador eléctrico (un

alternador o una dinamo) que convierte la energía mecánica de la rotación en energía eléctrica. La

electricidad puede almacenarse en baterías o ser vertida directamente a la red. El funcionamiento es

bastante simple, y lo que se va complicando es la construcción de aerogeneradores que sean cada vez más

eficientes.

La interacción entre el flujo de aire atmosférico y el rotor de un aerogenerador da lugar a un campo

fluctuante de presiones. Características tales como la turbulencia del flujo, la geometría del rotor y el

acabado superficial de las palas que lo componen, influyen en tales fluctuaciones de presión. Ese campo

fluctuante de presiones se caracteriza por presentar un determinado espectro de potencia, pudiendo

aparecer componentes espectrales dentro del rango audible, hablándose entonces de emisiones acústicas.

A sí mismo, el sistema de orientación del aerogenerador y la caja multiplicadora también constituyen

fuentes de ruido. En el caso que las fuentes emisoras sean puntuales (no existe una dimensión de la fuente

preponderante frente a las otras), tales como lo son los aerogeneradores, la propagación en el aire de las

emisiones acústicas se hace en la forma de ondas esféricas.

Existen diferentes tipos de aerogeneradores, dependiendo de su potencia, la disposición de su eje de

rotación, el tipo de generador, etc.


8

Los aerogeneradores pueden trabajar de manera aislada o agrupados en parques eólicos o plantas de

generación eólica, distanciados unos de otros, en función del impacto ambiental y de las turbulencias

generadas por el movimiento de las palas.

Uno de los problemas más frecuentes que presentan los aerogeneradores es su gran tamaño así como las

vibraciones y el ruido que provocan. Por esta razón suelen ubicarse en zonas alejadas de viviendas. Sin

embargo empresas y científicos de todo el mundo siguen trabajando para construir aerogeneradores más

pequeños, o silenciosos que puedan ubicarse en zonas urbanas.


9

1.2 Objetivos

El presente proyecto se lleva a cabo para satisfacer la necesidad, de la empresa fabricante del

prototipo de aerogenerador de media potencia, de comercializar dicho aerogenerador. Para ello es

necesario cumplir con los objetivos indicados por el marcado CE, entre los cuales se encuentra, cumplir

con los niveles adecuados de emisión acústica que provoca el aerogenerador.

En este trabajo se presenta un ensayo destinado a determinar la emisión acústica de un aerogenerador. El

trabajo se guía por la norma internacional UNE-EN 61400-11:2004, referente a las “técnicas de medida

de emisiones acústicas de un aerogenerador”, además, se presenta la primera experiencia realizada en la

empresa Audiotec referente a la obtención de datos que generan las emisiones acústicas de un único

aerogenerador.

Se plantea realizar la medición de las emisiones acústicas de un aerogenerador prototipo instalado en

Población de Cerrato (Palencia), siguiendo las recomendaciones de la parte 11 de la Norma UNE-EN

61400, cuyo propósito principal es proporcionar una metodología común que asegure la consistencia y

precisión en la medida y el análisis de las emisiones acústicas de los aerogeneradores.

El principal objetivo, por lo tanto, es la obtención de los niveles de presión de emisión equivalentes

ponderado-A, el nivel de potencia sonora equivalente, el espectro, y a partir de los niveles de presión

sonora, y mediante la aplicación del software ‘Predictor’, obtener el mapa de curvas isófonas del

aerogenerador.

Las características más importantes que implica este trabajo son:

- Una comprensión adecuada de la normativa que hay que aplicar, en ciertos casos es bastante compleja y

puede dar lugar a diferentes interpretaciones.

- Conseguir el material necesario y una vez conseguido manejarlo y posicionarlo con corrección.

- Llevar a cabo las mediciones en número y forma según la normativa de los niveles de emisión acústica

indicados.


10

- Realizar una interpretación correcta de las medidas obtenidas, llegando a las conclusiones pertinentes.

Mediciones de ruido en aerogenerador CAPITULO 2: AEROGENERADORES

11

2 AEROGENERADORES

2.1 Tipos de aerogeneradores

En la actualidad existe toda una enorme variedad de modelos de aerogeneradores, diferentes

entre sí, tanto por la potencia proporcionada, como por el número de palas o incluso por la manera de

producir energía eléctrica (aisladamente o en conexión directa con la red de distribución convencional).

Pueden clasificarse, pues, atendiendo a distintos criterios:

a) Por la posición del aerogenerador

a.1. Eje Vertical

Su característica principal es que el eje de rotación se encuentra en posición perpendicular al suelo.

Son también llamados "VAWTs", que corresponde a las siglas de la denominación inglesa "vertical axis

wind turbines". Existen tres tipos de estos aerogeneradores:

a. Darrieus: Consisten en dos o tres arcos que giran alrededor del eje.

b. Panemonas Cuatro o más semicírculos unidos al eje central. Su rendimiento es bajo.

c. Sabonius: Dos o más filas de semicilindros colocados opuestamente.

a.2. Eje horizontal

Son los más habituales y en ellos se ha centrado el mayor esfuerzo de diseño en los últimos años. Se

los denomina también "HAWTs", que corresponde a las siglas de la denominación inglesa "horizontal

axis wind turbines".

Son aquellos en los que el eje de rotación del equipo se encuentra paralelo al piso. Ésta es la tecnología

que se ha impuesto, por su eficiencia y confiabilidad y la capacidad de adaptarse a diferentes potencias.

Es el tipo de aerogenerador objeto de estudio en este proyecto.


12

b) Por la posición del equipo con respecto al viento

b.1. A barlovento o aguas arriba:

Las máquinas aguas arriba tienen el rotor de cara al viento. La principal ventaja de los diseños

aguas arriba es que se evita el abrigo del viento tras la torre. Con mucho la mayoría de los

aerogeneradores tienen este diseño.

Por otro lado, también hay algo de abrigo enfrente de la torre, es decir, el viento empieza a desviarse de la

torre antes de alcanzarla, incluso si la torre es redonda y lisa. Así pues, cada vez que el rotor pasa por la

torre, la potencia del aerogenerador cae ligeramente.

El principal inconveniente de los diseños aguas arriba es que el rotor necesita ser bastante inflexible, y

estar situado a una cierta distancia de la torre. Además una máquina aguas arriba necesita un mecanismo

de orientación para mantener el rotor de cara al viento.

b.2. A sotavento o aguas abajo:

Las máquinas aguas abajo tienen el rotor situado en la cara a sotavento de la torre.

La ventaja teórica que tienen es que pueden ser construidos sin un mecanismo de orientación, si el rotor y

la góndola tienen un diseño apropiado que hace que la góndola siga al viento pasivamente.

Sin embargo, en grandes máquinas ésta es una ventaja algo dudosa, pues se necesitan cables para

conducir la corriente fuera del generador. Si la máquina ha estado orientándose de forma pasiva en la

misma dirección durante un largo periodo de tiempo y no dispone de un mecanismo de orientación, los

cables pueden llegar a sufrir una torsión excesiva.

Un aspecto más importante es que el rotor puede hacerse más flexible. Esto supone una ventaja tanto en

cuestión de peso como de dinámica de potencia de la máquina, es decir, las palas se curvarán a altas

velocidades del viento, con lo que quitarán parte de la carga a la torre.

El inconveniente principal es la fluctuación de la potencia eólica, debida al paso del rotor a través del

abrigo de la torre. Esto puede crear más cargas de fatiga en la turbina que con un diseño corriente arriba.


13

c) Por el número de palas

c.1. Una pala

Al tener sólo una pala estos aerogeneradores precisan un contrapeso en el otro extremo para

equilibrar. La velocidad de giro es muy elevada. Su gran inconveniente es que introducen en el eje unos

esfuerzos muy variables, lo que acorta la vida de la instalación.

c.2. Dos palas

Los diseños bipala de aerogeneradores tienen la ventaja de ahorrar el coste de una pala y, por

supuesto, su peso. Sin embargo, suelen tener dificultades para penetrar en el mercado, en parte porque

necesitan una mayor velocidad de giro para producir la misma energía de salida. Esto supone una

desventaja tanto en lo que respecta al ruido como al aspecto visual.

c.3. Tres palas

La mayoría de los aerogeneradores modernos tienen este diseño, con el rotor mantenido en la

posición aguas arriba, usando motores eléctricos en sus mecanismos de orientación. Este diseño tiende a

imponerse como estándar al resto de los conceptos evaluados. La gran mayoría de las turbinas vendidas

en los mercados mundiales poseen este diseño.

c.4. Multipalas

Con un número superior de palas o multipalas. Se trata del llamado modelo americano, debido a

que una de sus primeras aplicaciones fue la extracción de agua en pozos de las grandes llanuras de aquel

continente.


14

d) Por la manera de adecuar la orientación del equipo a la dirección del viento en cada momento

El mecanismo de orientación de un aerogenerador es utilizado para girar el rotor de la turbina en

contra del viento. Se dice que la turbina tiene un error de orientación si el rotor no está perpendicular al

viento. Un error de orientación implica que una menor proporción de la energía del viento pasará a través

del área del rotor.

e) Por la potencia que suministra el aerogenerador

e.1. Aerogeneradores de baja potencia: Históricamente son los asociados a utilización mecánica

como bombeo del agua, proporcionan potencias alrededor del rango de 50 kW, aunque pueden utilizarse

varios equipos adyacentes para aumentar la potencia total suministrada. Hoy en día siguen utilizándose

como fuente de energía para sistemas mecánicos o como suministro de energía en equipos aislados.

También se utilizan en grupo y junto con sistemas de respaldo como motores de gasolina para

suministro de energía de zonas rurales o edificios, ya sea conectándose a la red o con baterías para

almacenar la energía producida y garantizar la continuidad de la cobertura energética.

e.2. Aerogeneradores de media potencia: Son los que se encuentran en el rango de producción

de energía de 150 kW. Son utilizados de forma similar a los equipos de baja potencia pero para mayores

requerimientos energéticos. No suelen estar conectados a baterías de almacenamiento, por lo que se

utilizan conectados a la red o junto con sistemas de respaldo.

e.3. Aerogeneradores de alta potencia: Son los utilizados para producción de energía de forma

comercial, aparecen conectados a la red y en grupos conformando centrales eoloeléctricas, ya sea en

tierra, como en entorno marino. Su producción llega hasta el orden del gigavatio. El diseño elegido

mayoritariamente para estos equipos son los aerogeneradores de eje horizontal tripalas, orientados a

barlovento y con torre tubular.

f) Por el control de potencia utilizado en el aerogenerador

Los aerogeneradores están diseñados para producir energía eléctrica de la forma más barata

posible. Así pues, están generalmente diseñados para rendir al máximo a velocidades alrededor de 15 m/s.


15

Es mejor no diseñar aerogeneradores que maximicen su rendimiento a vientos más fuertes, ya que los

vientos tan fuertes no son comunes. En el caso de vientos más fuertes es necesario gastar parte del exceso

de la energía del viento para evitar daños en el aerogenerador. En consecuencia, todos los

aerogeneradores están diseñados con algún tipo de control de potencia. Hay dos formas de hacerlo con

seguridad en los modernos aerogeneradores.

f.1. Aerogeneradores de regulación pasiva por cambio del ángulo de paso ("pitch controlled")

En un aerogenerador de regulación por cambio del ángulo de paso, el controlador electrónico de

la turbina comprueba varias veces por segundo la potencia generada. Cuando ésta alcanza un valor

demasiado alto, el controlador envía una orden al mecanismo de cambio del ángulo de paso, que

inmediatamente hace girar las palas del rotor ligeramente fuera del viento. Y a la inversa, las palas son

vueltas hacia el viento cuando éste disminuye de nuevo.

El diseño de aerogeneradores controlados por cambio del ángulo de paso requiere una ingeniería muy

desarrollada, para asegurar que las palas giren exactamente en el ángulo deseado. En este tipo de

aerogeneradores, el ordenador generalmente girará las palas unos pocos grados cada vez que el viento

cambie, para mantener un ángulo óptimo que proporcione el máximo rendimiento a todas las velocidades

de viento. El mecanismo de cambio del ángulo de paso suele funcionar de forma hidráulica.

f.2. Aerogeneradores de regulación por pérdida aerodinámica ("stall controlled")

Los aerogeneradores de regulación (pasiva) por pérdida aerodinámica tienen las palas del rotor

unidas al buje en un ángulo fijo. Sin embargo, el perfil de la pala ha sido aerodinámicamente diseñado

para asegurar que, en el momento en que la velocidad del viento sea demasiado alta, se creará turbulencia

en la parte de la pala que no da al viento. Esta pérdida de sustentación evita que la fuerza ascensional de

la pala actúe sobre el rotor.

Observando la pala del rotor de un aerogenerador regulado por pérdida aerodinámica, se puede observar

que la pala está ligeramente torsionada a lo largo de su eje longitudinal. Esto es así, en parte, para

asegurar que la pala pierde la sustentación de forma gradual, en lugar de hacerlo bruscamente, cuando la

velocidad del viento alcanza su valor crítico.


16

La principal ventaja de la regulación por pérdida aerodinámica es que se evitan las partes móviles del

rotor y un complejo sistema de control. Por otro lado, la regulación por pérdida aerodinámica representa

un problema de diseño aerodinámico muy complejo, y comporta retos en el diseño de la dinámica

estructural de toda la turbina, para evitar las vibraciones provocadas por la pérdida de sustentación.

Alrededor de las dos terceras partes de los aerogeneradores que actualmente se están instalando en todo el

mundo son máquinas de regulación por pérdida aerodinámica.

f.3. Aerogeneradores de regulación activa por pérdida aerodinámica

Técnicamente, las máquinas de regulación activa por pérdida aerodinámica se parecen a las de

regulación por cambio del ángulo de paso, en el sentido de que ambos tienen palas que pueden girar. Para

tener un momento de torsión razonablemente alto a bajas velocidades del viento, este tipo de máquinas

serán normalmente programadas para girar sus palas como las de regulación por cambio del ángulo de

paso a bajas velocidades del viento.

Sin embargo, cuando la máquina alcanza su potencia nominal, observará que este tipo de máquinas

presentan una gran diferencia respecto a las máquinas reguladas por cambio del ángulo de paso: si el

generador va a sobrecargarse, la máquina girará las palas en la dirección contraria a la que lo haría una

máquina de regulación por cambio del ángulo de paso. En otras palabras, aumentará el ángulo de paso de

las palas para llevarlas hasta una posición de mayor pérdida de sustentación, y poder así consumir el

exceso de energía del viento.

Una de las ventajas de la regulación activa por pérdida aerodinámica es que la producción de potencia

puede ser controlada de forma más exacta que con la regulación pasiva, con el fin de evitar que al

principio de una ráfaga de viento la potencia nominal sea sobrepasada. Otra de las ventajas es que la

máquina puede funcionar casi exactamente a la potencia nominal a todas las velocidades de viento. Un

aerogenerador normal de regulación pasiva por pérdida aerodinámica tendrá generalmente una caída en la

producción de potencia eléctrica a altas velocidades de viento, dado que las palas alcanzan una mayor

pérdida de sustentación.


17

El mecanismo de cambio del ángulo de paso suele operarse mediante sistemas hidráulicos o motores

eléctricos paso a paso. La elección de la regulación por cambio de paso es sobretodo una cuestión

económica, de considerar si vale o no la pena pagar por la mayor complejidad de la máquina que supone

el añadir el mecanismo de cambio de paso de la pala.

f.4. Otros métodos de control de potencia

Algunos aerogeneradores modernos usan alerones (flaps) para controlar la potencia del rotor, al

igual que los aviones usan aletas para modificar la geometría de las alas y obtener así una sustentación

adicional en el momento del despegue.

Otra posibilidad teórica es que el rotor oscile lateralmente fuera del viento (alrededor de un eje vertical)

para disminuir la potencia. En la práctica, esta técnica de regulación por desalineación del rotor sólo se

usa en aerogeneradores muy pequeños (de menos de 1 kW.), pues somete al rotor a fuerzas que varían

cíclicamente y que a la larga pueden dañar toda la estructura.


18

2.2 Partes de un aerogenerador

Las partes principales de un aerogenerador de eje horizontal, que son los más utilizados, son:

• Rotor: las palas del rotor, construidas principalmente con materiales compuestos, se diseñan

para transformar la energía cinética del viento en un momento torsor en el eje del equipo. Los

rotores modernos pueden llegar a tener un diámetro de 42 a 80 metros, y producir potencias

equivalentes de varios Mw. La velocidad de rotación está normalmente limitada por la velocidad

de punta de pala, cuyo límite actual se establece por criterios acústicos.

• Góndola: Contiene los componentes clave del aerogenerador, incluyendo el multiplicador y el

generador eléctrico. Protege a todos los componentes del mismo de las inclemencias del tiempo,

a la vez que aísla acústicamente el exterior del ruido generado por la máquina.

Partes principales de un aerogenerador

• Cimentación: La cimentación del aerogenerador asegura la estabilidad del mismo para todas las

condiciones de diseño, y está diseñada para una amplia variedad de terrenos. Consta del anclaje

y de la zapata. El anclaje se diseña como continuación de la torre, a la que se atornilla por medio


19

de una brida interior, de manera que transmite los esfuerzos a la zapata. La zapata, construida en

hormigón en masa, es de planta cuadrada, y está reforzada por una armadura de acero.

• La torre o soporte: La torre del aerogenerador soporta la góndola y el rotor, sitúa el generador a

una mayor altura, donde los vientos son de mayor intensidad y para permitir el giro de las palas y

transmite las cargas del equipo al suelo. En los grandes aerogeneradores las torres tubulares

pueden ser de acero, de celosía o de hormigón. Las torres tubulares tensadas con vientos sólo se

utilizan en aerogeneradores pequeños. Obviamente, se obtendrá más energía de una turbina más

grande que de otra pequeña, si consideramos el coste de un gran rotor y un gran generador y

multiplicador, sería seguramente un desperdicio instalarlos sobre una torre pequeña, ya que se

dispone de velocidades de viento mucho más altas y, por lo tanto, de mucha más energía con una

torre alta. Cada metro de torre cuesta dinero, por supuesto, por lo que la altura óptima de la torre

es función de :

1. Coste por metro de torre.

2. Cuánto varían los vientos locales con la altura sobre el nivel del suelo, es decir, la rugosidad

promedio del terreno local (las grandes rugosidades van mejor con una torre alta).

3. El precio que el propietario de la turbina obtiene por un kW h. adicional de electricidad.


20

Se puede observar más en detalle las componentes de un aerogenerador en la siguiente imagen.

Componentes de un aerogenerador.

• Caja de engranajes o multiplicadora: puede estar presente o no dependiendo del modelo.

Transforma la baja velocidad del eje del rotor en alta velocidad de rotación en el eje del

generador eléctrico.

• Eje motriz o de alta velocidad: Permite el funcionamiento del generador eléctrico. Está

equipado con un disco mecánico de emergencia. El freno mecánico se utiliza en caso de fallo del

freno aerodinámico, o durante las labores de mantenimiento de la turbina.

• Acoplamiento o eje de baja velocidad: Conecta el buje del rotor al multiplicador. El eje

contiene conductos del sistema hidráulico para permitir el funcionamiento de los frenos

aerodinámicos.

• El buje: El buje del rotor está acoplado al eje de baja velocidad del aerogenerador.

• Conductores: Son los encargados de llevar la electricidad producida a la estación.

• Pala de rotor: Es el elemento que se mueve con el viento y transmiten su potencia hacia el buje.

El diseño de la pala es muy parecido al del ala de un avión y en el 99% de los casos se utiliza la

fibra de vidrio para su construcción.

• Generador: existen diferente tipos dependiendo del diseño del aerogenerador. Pueden ser

síncronos o asíncronos, jaula de ardilla o doblemente alimentados, con excitación o con imanes

permanentes.


21

• Sistema de control: se hace cargo del funcionamiento seguro y eficiente del equipo, controla la

orientación de la góndola, la posición de las palas y la potencia total entregada por el equipo.

Todos los aerogeneradores de eje horizontal tienen su eje de rotación principal en la parte superior de la

torre, que tiene que orientarse hacia el viento de alguna manera. Los aerogeneradores pequeños se

orientan mediante una veleta, mientras que los más grandes utilizan un sensor de dirección y se orientan

por servomotores. Dado que la velocidad de rotación de las aspas es baja, la mayoría hacen uso de una

caja reductora para aumentar la velocidad de rotación del generador eléctrico.

En general, la hélice está emplazada de tal manera que el viento, en su dirección de flujo, la encuentre

antes que a la torre (rotor a barlovento). Esto disminuye las cargas adicionales que genera la turbulencia

de la torre en el caso en que el rotor se ubique detrás de la misma (rotor a sotavento). Las palas de la

hélice se montan a una distancia razonable de la torre y tienen alta rigidez, de tal manera que al rotar y

vibrar naturalmente no choquen con la torre en caso de vientos fuertes.

A pesar de la desventaja en el incremento de la turbulencia, se han construido aerogeneradores con

hélices localizadas en la parte posterior de la torre, debido a que se orientan en contra del viento de

manera natural, sin necesidad de usar un mecanismo de control. Sin embargo, la experiencia ha

demostrado la necesidad de un sistema de orientación para la hélice que la ubique delante de la torre. Este

tipo de montaje se justifica debido a la gran influencia que tiene la turbulencia en el desgaste de las aspas

por fatiga. La mayoría de los aerogeneradores actuales son de este último tipo.


22

2.3 Otros conceptos de interés

a) Mecanismo de orientación

Casi todos los aerogeneradores de eje horizontal emplean orientación forzada, es decir, utilizan

un mecanismo que mantiene la turbina orientada en contra del viento mediante motores eléctricos y

multiplicadores.

Casi todos los fabricantes de máquinas con rotor a barlovento prefieren frenar el mecanismo de

orientación cuando no está siendo utilizado. El mecanismo de orientación se activa por un controlador

electrónico que vigila la posición de la veleta de la turbina varias veces por segundo, cuando la turbina

está girando.

b) Error de orientación

Se dice que la turbina eólica tiene un error de orientación si el rotor no está perpendicular al

viento. Un error de orientación implica que una menor proporción de la energía del viento pasará a través

del área del rotor.

Si esto fuera lo único que ocurre, el mecanismo de orientación sería una excelente forma de controlar la

potencia de entrada al rotor del aerogenerador. Sin embargo, la parte del rotor más próxima a la dirección

de la fuente de viento estará sometida a un mayor esfuerzo (par flector) que el resto del rotor. De una

parte, esto implica que el rotor tendrá una tendencia natural a orientarse en contra del viento,

independientemente de si se trata de una turbina corriente abajo o corriente arriba. Por otro lado, esto

significa que las palas serán torsionadas hacia ambos lados en la dirección de "flap" (dirección

perpendicular al plano del rotor) a cada vuelta del rotor. Por tanto, las turbinas eólicas que estén

funcionando con un error de orientación estarán sujetas a mayores cargas de fatiga que las orientadas en

una dirección perpendicular al viento.


23

c) Contador de la torsión de los cables

Los cables llevan la corriente desde el generador de la turbina eólica hacia abajo a lo largo de la

torre. Sin embargo, los cables estarán cada vez más torsionados si la turbina, por accidente, se sigue

orientando en el mismo sentido durante un largo periodo de tiempo. Así pues, los aerogeneradores están

equipados con un contador de la torsión en los cables que avisará al controlador de cuando es necesario

detorsionar los cables.

d) La potencia producida aumenta con el área de barrido del rotor

El área del disco cubierto por el rotor (y, por supuesto, las velocidades del viento) determina

cuanta energía podemos obtener en un año.

Energía que se obtiene según el tamaño del rotor.

El dibujo da una idea aproximada, de los tamaños de rotor normales en aerogeneradores. Una típica

turbina con un generador eléctrico de 600 kW suele tener un rotor de unos 44 metros. Si dobla el diámetro

del rotor, se obtendrá un área cuatro veces mayor (dos al cuadrado). Esto significa que también obtendrá

del rotor una potencia disponible cuatro veces mayor.


24

Razones para elegir grandes turbinas

1. Existen economías de escala en las turbinas eólicas, es decir, las máquinas más grandes son

capaces de suministrar electricidad a un coste más bajo que las máquinas más pequeñas. La

razón es que los costes de las cimentaciones, la construcción de carreteras, la conexión a la red

eléctrica, además de otros componentes en la turbina (el sistema de control electrónico, etc.), son

más o menos independientes del tamaño de la máquina.

2. Las máquinas más grandes están particularmente bien adaptadas para la energía eólica en el mar.

Los costes de las cimentaciones no crecen en proporción con el tamaño de la máquina, y los

costes de mantenimiento son ampliamente independientes del tamaño de la máquina.

3. En áreas en las que resulta difícil encontrar emplazamientos para más de una única turbina, una

gran turbina con una torre alta utiliza los recursos eólicos existentes de manera más eficiente.

Razones para elegir turbinas más pequeñas

1. La red eléctrica local puede ser demasiado débil para manipular la producción de energía de una

gran máquina. Este puede ser el caso de las partes remotas de la red eléctrica, con una baja

densidad de población y poco consumo de electricidad en el área.

2. Hay menos fluctuación en la electricidad de salida de un parque eólico compuesto de varias

máquinas pequeñas, pues las fluctuaciones de viento raras veces ocurren y, por lo tanto, tienden

a cancelarse. Una vez más, las máquinas más pequeñas pueden ser una ventaja en una red

eléctrica débil.

3. El coste de usar grandes grúas, y de construir carreteras lo suficientemente fuertes para

transportar los componentes de la turbina, puede hacer que en algunas áreas las máquinas más

pequeñas resulten más económicas.

4. Con varias máquinas más pequeñas el riesgo se reparte, en caso de fallo temporal de la máquina.

5. Consideraciones estéticas en relación al paisaje pueden a veces imponer el uso de máquinas más

pequeñas. Sin embargo, las máquinas más grandes suelen tener una velocidad de rotación más

pequeña, lo que significa que realmente una máquina grande no llama tanto la atención como

muchos rotores pequeños moviéndose rápidamente.


25

2.4 Aerogenerador prototipo objeto de estudio

El aerogenerador prototipo objeto de estudio, es un aerogenerador síncrono que capta la energía

del viento con un rotor tripala que incorpora un sistema único de accionamiento de pitch. Una

multiplicadora de baja relación eleva la velocidad de giro hasta un máximo de 350 rpm. Genera

electricidad en frecuencia variable que pasa a un convertidor de plena potencia. Todo el conjunto está

gobernado por un controlador cuyo software permite extraer en cada momento la máxima energía

disponible.

Rotor

Lo forman tres palas que se acoplan a un buje fabricado en chapa electro soldada. Un simple,

pero eficiente, sistema mecánico permite controlar en cada momento la posición de las palas, y

accionarlas mediante un cilindro hidráulico colocado en la góndola. La transmisión se realiza a través de

un vástago alojado en el interior del eje.

Tren de Potencia

El tren de potencia de la máquina lo componen el eje, la multiplicadora y el generador síncrono.

El eje de fundición mecanizado se apoya en dos rodamientos en la cabeza de la góndola y está acoplado a

la multiplicadora. Ésta tiene dos etapas y no precisa circuito de refrigeración por lo que se reduce el coste

de mantenimiento. El generador es de imanes permanentes con un altísimo rendimiento eléctrico.

Góndola

Todo el conjunto va montado en una bancada de acero electro soldado con dos vigas principales

de perfil normalizado. De su parte inferior arranca un pequeño tramo cilíndrico en el que se alojan los

rodamientos, la corona de orientación y el sistema de freno. En la góndola esta alojado el grupo hidráulico

que alimenta el sistema de pitch y los sistemas de freno, tanto del eje como del yaw. Un pequeño

polipasto permite subir la herramienta de mantenimiento y pequeños componentes.


26

Torre

Se trata de una torre cilíndrica fabricada en tres tramos cuya longitud máxima permite ser

transportada por medios ordinarios. Los tramos están unidos por bridas exteriores y el tramo inferior tiene

una pequeña abertura que permite el acceso al interior. En el último tramo existe una transición cónica

para adaptar el diámetro de la torre a la brida de la góndola. El acceso a la parte superior se hace mediante

una escalera exterior dotada de un sistema de seguridad homologado.

Convertidor Electrónico de Potencia

Al pie de la torre, en compartimiento independiente se aloja el convertidor. La energía producida

en el generador a frecuencia variable es rectificada a corriente continua y posteriormente modulada a la

frecuencia de red. El convertidor presenta un estructura de cuatro cuadrantes y utiliza módulos de

IGBT’s. La electrónica de control asociada al convertidor permite una regulación instantánea de la

potencia activa/reactiva y un módulo específico permite al aerogenerador ser inmune ante huecos de

tensión según la normativa vigente.


27

2.4.1 Características del prototipo de aerogenerador

El prototipo de aerogenerador objeto de estudio, es un aerogenerador de media potencia que esta

basado en la tecnología síncrona multipolar de velocidad variable.

DATOS GENERALES

Potencia a la Red 150 kW

Clase de viento de acuerdo con IEC IIIA

Diámetro de rotor 28 m

Altura de Buje 35 m

Vel. viento arranque 2.5 m/s

Vel. viento nominal 10.4 m/s

Vel. viento corte 20.0 m/s

ROTOR

Nº de palas 3

Posición Barlovento

Longitud 13.5 m

Velocidad giro 6-41 r.p.m.

Control: Pitch colectivo con accionamiento hidráulico

GÓNDOLA

Bastidor En acero

Peso 11,500 kg (incluido buje)

Orientación activa mediante 3 motoreductores

GENERADOR

Tipo Síncrono / Imanes Permanentes

Voltaje 400 V

Velocidad de giro 350 r.p.m.

Frec. de generación 5-47 Hz


28

CONVERTIDOR

Cuadrantes 4

Salida 400V / 50Hz

Control Directo de Par

TORRE

Altura 34.3 m

Diseño Cilíndrica, 3 partes

Diámetro 1.200 mm

Peso 16.600 – 20.800 kg

MULTIPLICADOR

Etapas 2 paralelas

Relación 8.53

Circuito de refrigeración No

De una manera más genérica, se puede indicar que el diseño elegido para este aerogenerador es, de eje

horizontal, tripala, orientado a barlovento y con torre tubular como se muestra en la siguiente imagen.


29

2.4.2 Ventajas del prototipo de aerogenerador

Las principales ventajas por las que destaca el prototipo de aerogenerador objeto de estudio son

fundamentalmente las siguientes:

- Es capaz de generar energía junto a los puntos de consumo, por lo que se reducen las pérdidas por

transmisión.

- Es accesible a industrias que quieran reducir su factura eléctrica.

- Se puede conectar a redes de distribución, reduciendo los costes de conexión y contribuyendo a mejorar

la estabilidad de redes débiles.

- La obra civil es mucho más pequeña ya que no precisa de grandes caminos de acceso ni cimentaciones

complejas.

- Puede colocarse junto a las industrias en polígonos adecuados.

- Funciona con vientos moderados y no requiere de estudios de viabilidad complejos.

- Puede suministrar energía en cantidad y calidad en lugares aislados y alejados de la red eléctrica.

- Permite combinarse con otro tipo de energía renovable como es la fotovoltaica o las pilas de

combustible.

- Causa un menor impacto ambiental que las máquinas grandes.


30

2.4.3 Ubicación del prototipo de aerogenerador

La búsqueda de ingresos abre nuevas vías en los municipios. Los más pequeños no son ajenos a

las posibilidades que existen con las energías alternativas. Población de Cerrato, municipio de la

provincia de Palencia donde se encuentra este prototipo de aerogenerador estudiado, espera obtener

ingresos complementarios con la instalación en su término municipal de un parque eólico experimental.

Actualmente se encuentra el aerogenerador objeto de este estudio, en una parcela calificada como bien de

dominio público. El Ayuntamiento otorgó por lo tanto una concesión de uso privativo para la instalación

de Parque Eólico experimental en una superficie de 1.614 metros cuadrados.

Los terrenos ocupados son tierras de labor, si bien en las laderas y zonas colindantes se encuentra

vegetación arbórea correspondiente a repoblaciones de pino, mezclados con ciprés de Arizona y encinas.

En el momento de realizar las mediciones las tierras de labor que habían estado, todas ellas, sembradas de

cereal, se encontraban de rastrojo, esto es, ya cosechadas y con la paja recogida. Por lo que no hubo

ningún impedimento para ubicar el instrumental necesario para realizar las mediciones a la distancia

adecuada.

A continuación se muestran unas fotografías del lugar donde estaba instalado el aerogenerador.

Mediciones de ruido en aerogenerador CAPITULO 3: RUIDO EN AEROGENERADORES

31

3 RUIDO EN AEROGENERADORES

El ruido se define como un sonido audible no deseado, capaz de afectar al oído humano y a su

sistema nervioso. Día a día van siendo más populares algunos métodos para obtener energía eléctrica a

partir de fuentes naturales “inagotables” tales como el sol o el viento. Es precisamente este último el que

se emplean con los aerogeneradores, los cuales al girar producen altos niveles de ruido que perjudican la

condición ambiental que supuestamente tanto busca mejorar este método.

Con el combate al calentamiento global como “caballo de batalla”, las energías renovables que no

contaminan el aire han ido ganando terreno, ejemplos de ellas son los paneles fotovoltaicos (energía

solar) y los parques eólicos (energía eólica). Una de las imágenes que representa a estas energías

renovables es un aerogenerador, que a simple vista no tiene ningún problema ambiental, pero que tras la

imagen puede esconder un serio problema de ruido.

La mayoría de los parques eólicos, que son grupos de aerogeneradores, se ubican en terrenos rurales

donde en teoría no existen humanos afectados, pero sí animales. Estos últimos están muy desprotegidos

ante la presencia de aerogeneradores pese a los estudios de impacto ambiental que deben hacer las

empresas encargadas para que no tenga un impacto fuerte sobre la fauna del territorio.

El problema para los humanos es cuando estos parques eólicos se emplazan cerca de lugares destinados

para la vivienda en las mismas zonas rurales o incluso en el centro de una ciudad. La idea de que cada vez

se deben ir expandiendo las energías renovables, incluso dentro de las mismas ciudades, presenta una

amenaza, porque se privilegiaría el concepto de energía renovable sobre la calidad de vida que se pueda

ver afectada con los aerogeneradores convencionales.

Para no ocasionar este impacto ambiental se debe tener en cuanta al menos que:

• Las turbinas deben ser diseñadas, manufacturadas y montadas, teniendo en cuenta criterios de

minimización del ruido.


32

• Los niveles de ruido deben ser controlados por la legislación estatal que controle y ponga límites

alcanzables a estos niveles de ruido.

• Los aerogeneradores deben estar emplazados a la distancia necesaria para no perturbar los

asentamientos humanos.

• El emplazamiento apropiado (alejado de zonas con alta densidad poblacional y con

características topográficas particulares) debe ser considerado por las personas que promueven el

proyecto pero debe ser controlado por las autoridades estatales que se dedican a la determinación

de la zonificación y los diferentes usos del suelo.


33

3.1 Tipos de ruido en aerogeneradores

Existen dos principales tipos de ruido emitidos por las turbinas de viento, por un lado el ruido

con origen aerodinámico, que es el producido por el flujo del viento sobre las aspas, y por otro lado el

mecánico, debido a los motores y ventiladores de refrigeración.

Estos ruidos se pueden dividir en los siguientes:

Componentes tonales: La mayoría de las quejas sobre el ruido mecánico generado por las turbinas

eólicas se deben especialmente cuando éste cuenta con una fuerte componente tonal. Estas componentes

tonales aparecen en el aerogenerador debido a: encuentro de dientes, inestabilidades del flujo de aire

sobre la superficie del rotor, flujos inestables sobre agujeros o rendijas, borde de salida romo.

De banda ancha: Se deben principalmente a turbulencias atmosféricas sobre las palas, vórtices en el

borde de salida.

De baja frecuencia: Se denominan así a los ruidos que se encuentran en el rango de frecuencias

comprendido entre 20 a 100 Hz, y se deben fundamentalmente al paso de álabe y de armónicos e

interacciones producidas entre pala y el mástil.

Impulsivo: Es el ruido que se obtiene al producirse la interacción entre los álabes y el flujo de aire en

máquinas aguas abajo.

3.2 Focos de ruido en un aerogenerador.

Son varios los factores que determinan el grado de molestia: el propio ruido producido por el

aerogenerador, la posición de las turbinas, la distancia a la que se encuentran los residentes del área con

respecto a los aerogeneradores, el sonido de fondo existente...

Como se ha dicho anteriormente existen dos tipos de ruido el aerodinámico y el mecánico.

Las fuentes de ruido mecánico provienen de todas las partes que se mueven (excepto las aspas) como son

el multiplicador, los ejes de la transmisión y el generador de la turbina eólica. Las mejoras en la


34

ingeniería de estos componentes han atenuado el nivel sonoro mecánico de las centrales eólicas, pero no

hay que olvidar que éste persiste incluso cuando la turbina no está en movimiento.

Especial atención ha de prestarse al diseño de las estructuras de la góndola y la torre, receptoras de las

vibraciones de las palas. Dicho diseño debe ir encaminado a evitar vibraciones síncronas de los

componentes, que se traducen en amplificaciones del ruido. A modo de ejemplo, el diseño del chasis de la

góndola de un aerogenerador suele incluir hendiduras amortiguadoras de esta vibración.

El ruido aerodinámico es el producido por el choque del viento con la superficie lisa de las palas del rotor

que, a menudo, es llamado ruido blanco. La mayor parte de éste se origina en el borde de salida de las

palas (se mueven mucho más rápidamente que la base), por lo que es de vital importancia el tamaño y

diseño del perfil de las mismas, con su correspondiente velocidad de giro.

El ruido aerodinámico, procedente de la vertiente dinámica, tiende a crecer con la velocidad de rotación

de las palas, condiciones turbulentas en la circulación del viento pueden causar un aumento de ruido.

Actualmente, los aerogeneradores se diseñan con criterios para disminuir el ruido aerodinámico, y los

modelos en el mercado tienen niveles de ruido que en general están por debajo del "ruido de fondo" del

propio viento.

La posición de las turbinas es otro foco importante de ruido, es debido a la velocidad que pueda coger el

eje, ya que a más velocidad el ruido que provoca es mayor.

Los niveles típicos de ruido, considerado como el máximo emitido por un aerogenerador, foco puntual en

el terreno, son constatados, en la siguiente tabla, según los valores típicos de potencia y velocidad de giro:

Tabla de niveles típicos de potencia y velocidad de giro.


35

Otro factor de ruido es la distancia a la que se encuentra el foco emisor de ruido y la distancia del receptor

esto viene dado, a modo de ejemplo, por un esquema que nos muestra, según la distancia, los decibelios

que puede llegar a un punto. Las circunstancias de percepción son debidas a los vientos dominantes, los

sonidos de fondo y la distancia del receptor

Esquema de distancia/decibelios

En un entorno totalmente absorbente (ninguna reflexión, espacios abiertos) sin ningún obstáculo al

recorrido del sonido, los niveles sonoros disminuyen conforme aumenta la distancia, a razón de 6 dB cada

vez que se duplica la distancia (ley del inverso del cuadrado con la distancia). Así, puede generalizarse

que, a una distancia de 200 metros de un aerogenerador, el nivel de sonido será 6 dBs menor del que es a

100 metros. Por ello, a distancias superiores a 300 metros, el nivel de ruido teórico máximo de los

aerogeneradores de alta calidad estará generalmente por debajo de los 45 dB(A) al aire libre.

No obstante, éstas son sólo predicciones genéricas que deben ser matizadas en cada caso, haciendo

hincapié en las direcciones predominantes de los vientos, que son los transmisores del fenómeno en

cuestión.

La velocidad del viento es otro parámetro relevante. En términos generales, se puede decir que el sonido

aerodinámico de las turbinas se incrementa en 1 dB a medida que se incrementa la velocidad del viento en

1 m/s


36

Con respecto al ruido de fondo existente hay que tener en cuenta que la percepción del ruido total es la

suma del ruido de ambiente o de fondo y el producido por el aerogenerador. Para reconocer el ruido que

produce el aerogenerador debe ser emplazado siempre en el contexto en el que se encuentra y el ruido que

predomina alrededor de éste. Si se coloca un aerogenerador cerca de un aeropuerto la suma de los dos

ruidos es mucho peor que cada uno por separado.

En general, los aerogeneradores no son ruidosos si se comparan con otras máquinas de similar potencia.

Donde el viento sopla siempre en una dirección determinada es relativamente fácil proteger del ruido a las

zonas colindantes. Si el viento sopla con dirección variable hay que dejar una amplia zona circular

inutilizada alrededor del parque eólico.

Con los aerogeneradores eólicos de última generación un parque eólico es prácticamente inaudible a una

distancia de 500 metros. El diseño de los aerogeneradores, tanto en aislamiento de transmisión y

generador como aerodinamismo de las palas ofrecen un nivel de ruidos cada vez más bajo (depende de

cada fabricante).

Los niveles sonoros a los que se someta una población estarán además influenciados por el relieve, el

ruido de fondo, la dirección del viento, etc., por lo que la distancia en la que se puede considerar que se

presente impacto significativo es extremadamente variable.

En el caso de los aerogeneradores instalados en el mar el impacto sonoro no tiene incidencia sobre los

núcleos urbanos ya que se instalan a unos 10 km de la costa, sí puede afectar a las comunidades marinas

debido a que es una alteración más en su hábitat.

3.3 Diseño para un bajo ruido mecánico en aerogeneradores

Fuentes mecánicas de emisión sonora

El ruido mecánico, es decir, que proviene de componentes metálicos moviéndose o chocando

unos contra otros, puede originarse en el multiplicador, en la transmisión y en el generador de una turbina

eólica.


37

Las máquinas de principios de los ochenta o anteriores emiten algún tipo de ruido mecánico, que puede

ser oído en los alrededores inmediatos a la turbina, o en el peor de los casos incluso a distancias de hasta

200 m. Sin embargo, un estudio llevado a cabo en 1995 sobre las prioridades en investigación y desarrollo

de los fabricantes de aerogeneradores daneses mostraba que ninguno de los fabricantes consideraba ya

que el ruido mecánico fuese un problema, por lo que no se consideraba necesario seguir investigando en

ese área. La razón era que en un plazo de tres años las emisiones sonoras se habían reducido a la mitad de

su nivel anterior, debido a mejoras en la ingeniería.

Multiplicadores de aerogeneradores silenciosos

Los multiplicadores de los aerogeneradores ya no son multiplicadores industriales estándar, sino

que han sido específicamente adaptados para un funcionamiento silencioso en aerogeneradores. Una

forma para conseguirlo es que las ruedas de acero del multiplicador tengan un núcleo flexible semiblando,

y una superficie dura para asegurar resistencia y una larga duración frente al desgaste.

La forma de conseguirlo es básicamente calentando los engranajes después de que los dientes hayan sido

rectificados, y después se les deja enfriar lentamente mientras se rellenan de un polvo especial con un alto

contenido en carbono. Luego el carbono migrará hacia la superficie del metal. Esto asegurará un alto

contenido de carbono y una alta durabilidad en la superficie del metal, mientras que la aleación de acero

del interior permanecerá más blanda y más flexible.

Análisis de dinámica estructural

Una consideración importante, que actualmente pertenece al proceso de diseño de la turbina, es

el hecho de que las palas pueden actuar como membranas capaces de transmitir las vibraciones sonoras de

la góndola y la torre.

Los fabricantes de turbinas desarrollan actualmente modelos informáticos de sus máquinas antes de

construirlas, para asegurar que las vibraciones de los diferentes componentes no interaccionarán para

amplificar el ruido.


38

Si se analiza el chasis de la estructura de la góndola en alguno de los grandes aerogeneradores que

actualmente existen en el mercado, puede descubrir algunos extraños agujeros practicados en él, sin

ninguna razón aparente. Estos agujeros han sido precisamente hechos para asegurar que la estructura no

vibrará de forma síncrona con el resto de componentes de la turbina.

Aislamiento acústico

Actualmente, el aislamiento acústico juega un papel secundario en la mayoría de

aerogeneradores modernos que existen en el mercado, aunque puede ser útil minimizar algunos de los

ruidos a medias y altas frecuencias. Sin embargo, parece que es en general más eficiente atacar los

problemas de ruido desde su fuente, en la propia estructura de la máquina.

3.4 Diseño para un bajo ruido aerodinámico en

aerogeneradores

Fuentes aerodinámicas de emisión sonora

Cuando el viento choca contra diferentes objetos a una cierta velocidad, generalmente empezará

a emitir un sonido. Si choca contra los arbustos o contra las hojas de los árboles, o contra la superficie del

agua, creará una mezcla al azar de altas frecuencias, llamada a menudo ruido blanco.

El viento también puede inducir vibraciones en superficies, como ocurre a veces con partes de un edificio,

un coche e, incluso, con un planeador (sin motor). Cada una de estas superficies emite su propio sonido.

Si el viento choca contra un canto afilado, puede producir un tono puro, como el de los instrumentos

musicales de viento.

Emisión acústica de una pala y la ley de la quinta potencia

Las palas del rotor producen un ligero sonido silbante que puede oírse si se está cerca de un

aerogenerador a velocidades de viento relativamente bajas.

Las palas deben frenar el viento para transferir la energía al rotor. En este proceso producen algunas

emisiones de ruido blanco. Si la superficie de la pala es muy lisa (que de hecho debe serlo por razones


39

aerodinámicas), las superficies emitirán una pequeña parte del ruido. La mayor parte del ruido se

originará en el borde de salida (posterior) de las palas. Un cuidado diseño de los bordes de salida y una

cuidadosa manipulación de las palas durante su ensamblado, han llegado a ser una práctica habitual en la

industria.

Diseño en punta de pala

Dado que las puntas de pala se mueven mucho más rápidamente que la base, se debe tener

mucho cuidado en el diseño de la punta de la pala. Si mira de cerca las diferentes palas de rotor,

descubrirá sutiles cambios en su geometría a lo largo del tiempo, ya que cada vez se están haciendo más

investigaciones en ese campo.

Esta investigación también se hace por razones de rendimiento, ya que una gran parte del par torsor

(momento de giro) del rotor proviene de la parte más exterior de las palas. Además, el flujo de aire

alrededor de la punta de la pala es extremadamente complejo, comparado con el flujo de aire en el resto

de la pala.

Búsqueda de palas más silenciosas

La búsqueda de palas más silenciosas continúa, pero hoy en día, el ruido es un problema

secundario, la mayoría de los beneficios de esa investigación repercuten en un aumento de la velocidad de

giro y en un aumento de la producción de energía, ya que en general el ruido no constituye un problema

en sí mismo, dadas las distancias de las casas vecinas, etc.

3.5 Conceptos de acústica importantes

Ruido de fondo: el ruido enmascarador ahoga el ruido de la turbina

Ningún paisaje está nunca en silencio absoluto. Por ejemplo, las aves y las actividades humanas

emiten sonidos y, a velocidades de viento de alrededor de 4-7 m/s y superiores, el ruido del viento en las

hojas, arbustos, árboles, mástiles, etc. enmascarará (ahogará) gradualmente cualquier potencial sonoro de

los aerogeneradores.


40

Esto hace que la medición del sonido de los aerogeneradores de forma precisa sea muy difícil.

Generalmente, a velocidades de 8 m/s y superiores llega a ser una cuestión bastante abstrusa el discutir las

emisiones de sonido de los modernos aerogeneradores, dado que el ruido de fondo enmascarará

completamente cualquier ruido de la turbina.

La influencia de los alrededores en la propagación del sonido

La reflexión del sonido por parte de las superficies del terreno y de los edificios puede hacer que

el mapa de sonido sea diferente en cada localización. En general, corriente arriba de los aerogeneradores

apenas se oye ningún sonido. Por lo tanto, la rosa de los vientos es importante para registrar la dispersión

sonora potencial en diferentes direcciones. Un ejemplo de rosa de los vientos se ve en la siguiente

imagen.

Rosa de los vientos

Se observa que prácticamente toda la energía del viento proviene del Oeste y del Sudoeste. Por lo tanto,

en este emplazamiento no nos preocuparemos de las otras direcciones del viento.

La ponderación en decibelios A

Las autoridades públicas en todo el mundo utilizan la denominada escala dB(A), o decibelios

(A), para cuantificar las medidas de sonido.

La escala de decibelios (A) mide la intensidad de sonido en todo el rango de las diferentes frecuencias

audibles (diferentes tonos), y posteriormente utiliza un sistema de ponderación teniendo en cuenta el

hecho de que el oído humano tiene una sensibilidad diferente a cada frecuencia de sonido. Generalmente

oímos mejor a frecuencias medias (rango vocal) que a bajas o altas frecuencias. El sistema de dB(A) dice

que la presión sonora a las frecuencias más audibles debe ser multiplicada por valores altos, mientras que


41

las frecuencias menos audibles son multiplicadas por valores bajos, y con todo esto obtenemos un índice

numérico.

El sistema de ponderación (A) se utiliza para sonidos débiles, como el de los aerogeneradores. Existen

otros sistemas de ponderación para sonidos fuertes, llamados (B) y (C), aunque raras veces se utilizan.

La escala de decibelios es una escala logarítmica, o escala relativa. Esto significa que al doblar la presión

sonora (o energía del sonido) el índice se incrementa aproximadamente en 3 dB(A). Así pues, un nivel de

sonido de 100 dB(A) contiene el doble de energía que uno de 97 dB(A). La razón de medir el sonido de

esta manera es que nuestro oídos perciben el sonido en términos del logaritmo de la presión sonora, en

lugar de en términos de la presión sonora lineal. En la siguiente imagen se puede observar la curva de

ponderación A.

Propagación del sonido y distancia: ley del inverso de cuadrado de la distancia

La energía de las ondas sonoras (y por tanto la intensidad del sonido) caerán con el cuadrado de

la distancia a la fuente sonora. En otras palabras, si nos alejamos 200 metros de un aerogenerador, la

intensidad del sonido será un cuarto del que teníamos a 100 metros. Y así, si multiplicamos por dos su

distancia hará que el nivel disminuya en 6 dB.


42

Indica la relación de la distancia frente a la energía.

Suma de sonidos de diversas fuentes

Si tenemos dos aerogeneradores en lugar de uno solo, situados a la misma distancia de nuestros

oídos, naturalmente la energía sonora que nos llega será el doble. Como acabamos de ver, esto significa

que las dos turbinas aumentarán el nivel de sonido en 3 dB(A). Cuatro turbinas en lugar de una (a la

misma distancia) aumentarán el nivel de sonido en 6 dB(A).

La penalización del tono puro

El hecho de que el oído humano (y la mente) discierne más fácilmente los tonos puros que el

ruido blanco (aleatorio) implica que las autoridades pueden querer tenerlo en cuenta al hacer las

estimaciones de sonido. Consecuentemente, a menudo tienen reglas que especifican que deben añadirse

cierto número de dB(A) a los valores obtenidos, en el caso de que aparezcan tonos puros en un sonido.

Información sobre el ruido de aerogeneradores en la práctica

De acuerdo con estándares internacionales, los fabricantes de aerogeneradores suelen especificar

niveles teóricos de dB(A) para emisiones sonoras considerando que todo el sonido se origina en un punto

central aunque, por supuesto, en la práctica se origina en toda la superficie de la máquina y de su rotor.

La presión sonora así calculada oscila aproximadamente entre 93-107 dB(A) en los modernos

aerogeneradores. La cifra en sí misma carece de interés, sin embargo, resulta útil para predecir los niveles

de sonido a diferentes distancias del aerogenerador.

Mediciones de ruido en aerogenerador CAPITULO 4: NORMATIVA

43

4 NORMATIVA VIGENTE DE AEROGENERADORES.

4.1 Normativa en energía eólica

A día de hoy, la normativa vigente en lo referente a la energía eólica es cada vez más extensa

debido al constante crecimiento y proliferación en esta materia. Se exponen las normativas de aplicación

vigentes en la siguiente tabla, destacando en negrita las relacionadas con las características acústicas:

NORMA TÍTULO

UNE 206005:2004 IN Determinación de la capacidad de regulación de

potencia reactiva de parques eólicos.

UNE 21302-415:2001 Vocabulario electrotécnico. Parte 415:

Aerogeneradores.

UNE-CLC/TR 50373:2006 IN Aerogeneradores. Compatibilidad

electromagnética.

UNE-EN 45510-5-3:1999 Guía para la compra de equipos para centrales

eléctricas. Parte 5-3: Turbinas eólicas.

UNE-EN 50308:2005 Aerogeneradores. Medidas de protección.

Requisitos para diseño, operación y mantenimiento.

UNE-EN 61400-11:2004 Aerogeneradores. Parte 11: Técnicas de

medida de ruido acústico

UNE-EN 61400-11:2004 ERRATUM Aerogeneradores. Parte 11: Técnicas de

medida de ruido acústico

UNE-EN 61400-11:2004/A1:2009 Aerogeneradores. Parte 11: Técnicas de

medida de ruido acústico.

UNE-EN 61400-12-1:2007 Aerogeneradores. Parte 12-1: Medida de la curva de potencia de aerogeneradores productores de

electricidad. (IEC 61400-12-1:2005).

UNE-EN 61400-1:2006 Aerogeneradores. Parte 1: Requisitos de diseño

(CEI 61400-1:2005).


44

NORMA TÍTULO

UNE-EN 61400-21:2003 Aerogeneradores. Parte 21: Medida y evaluación de las características de la calidad de suministro

de las turbinas eólicas conectadas a la red.

UNE-EN 61400-25-1:2007

Aerogeneradores. Parte 25-1: Comunicaciones para la monitorización y el control de parques eólicos. Descripción general de principios y

modelos. (IEC 61400-25-1:2006)

UNE-EN 61400-25-2:2007

Aerogeneradores. Parte 25-2: Comunicaciones para la monitorización y el control de parques

eólicos. Modelos de información. (IEC 61400-25-2:2006)

UNE-EN 61400-25-3:2007


eólicos. Modelos de intercambio de información. (IEC 61400-25-3:2006)

UNE-EN 61400-25-5:2007


eólicos. Pruebas de conformidad. (IEC 61400-25-5:2006)

UNE-EN 61400-2:2007 Aerogeneradores. Parte 2: Requisitos de diseño para pequeños aerogeneradores. (IEC 61400-

2:2006)

UNE-IEC/TR 61400-24:2005 IN Aerogeneradores. Parte 24: Protección contra el

rayo.

Esta tabla muestra toda la normativa vigente en energía eólica. Además los aerogeneradores se enmarcan

en el ámbito de aplicación de la Directiva de Máquinas 2006/42/CE, por la que también los fabricantes

de aerogeneradores se enfrentan a la tarea de familiarizarse con dicha Directiva: por definición, un

aerogenerador es una máquina funcional y se enmarca en el ámbito de aplicación de la Directiva de

máquinas.

Un fabricante debe establecer una declaración CE de conformidad de acuerdo con la Directiva

2006/42/CE para productos que comercialice por primera vez a partir de 29 de diciembre de 2009.

La principal novedad en materia de emisión de ruidos y vibraciones introducidas por la nueva Directiva

de Máquinas 2006/42/CE, que deroga a la actualmente en vigor 98/37/CE y que entró en vigor a partir del

29 de diciembre de 2009, se encuentra en el apartado b, y dice lo siguiente;

b) Requisitos esenciales de seguridad y salud (RESS) (Anexo I)


45

Se establece la posibilidad de evaluación mediante la comparación de valores de emisión de ruido y

vibraciones de máquinas técnicamente comparables. En ambos casos (ruido y vibraciones), los valores

indicados deben ir acompañados de la correspondiente incertidumbre.

Se reduce de 85 dB(A) a 80 dB(A) el valor del nivel de presión acústica en el puesto del operador, a partir

del cual es preciso indicar (y por lo tanto medir) el nivel de potencia acústica ponderado A emitido por

una máquina y se establecen de manera más precisa las condiciones para la información sobre las

vibraciones emitidas, tanto para máquinas portátiles y máquinas guiadas a mano, como para maquinaria

móvil.

En consecuencia, los aerogeneradores precisan también una declaración CE de conformidad según el

anexo IIA y el proceso de marcado CE.

4.2 Normativa sobre el ruido en el interior de los

aerogeneradores

Protección de la capacidad auditiva de los trabajadores.

El R.D. 286 / 2006, sobre la protección de la salud y la seguridad de los trabajadores contra los

riesgos relacionados con la exposición al ruido, establece los siguientes valores:

• Valores límite de exposición, teniendo en cuenta la atenuación que procuran los protectores

auditivos.

LAeq,d = 87 dB(A)

Lpico = 140 dB(C), respecto a 20 Pa (200 Pa)

• Valores superiores de exposición que dan lugar a una acción

LAeq,d = 85 dB(A)



46

• Valores inferiores de exposición que dan lugar a una acción

LAeq,d = 80 dB(A)


Al aplicar los valores límite de exposición, en la determinación de la exposición real del trabajador al

ruido, se tendrá en cuenta la atenuación que procuran los protectores auditivos individuales utilizados por

los trabajadores. Para los valores de exposición que dan lugar a una acción no se tendrán en cuenta los

efectos producidos por dichos protectores.


47

4.3 Normativa sobre el ruido emitido al exterior por los

aerogeneradores.

El mayor problema que encuentran los aerogeneradores en cuanto al ruido emitido al exterior se

da cuando hay molestias a los vecinos de las zonas entorno al aerogenerador. Actualmente la normativa

estatal española que lo regula es el RD 1367 / 2007 sobre el desarrollo de la Ley del Ruido 37/2007 a

nivel autonómico de Castilla y León lo regula la Ley del Ruido de Castilla y León 5/2009, y a su vez cada

provincia lo regula según sus Ordenanzas Municipales vigentes en cada momento.

4.3.1 R.D 1367/2007 desarrollo de la ley de ruido Ley 37/2007.

La Ley del Ruido 37/2003, junto con los R.D. 1513/2005 y 1367/2007, traspone y amplía la Directiva

Europea 2002/49/CE que contempla el ruido y las vibraciones.

Aunque se plantea el ruido con carácter genérico, tiene un enfoque principalmente ambiental. Así pues

hay que referirse a los siguientes capítulos y apartados para observar lo que expone dicha ley.

Capítulo III. Zonificación y objetivos de calidad acústica.

Art. 7. Tipos de áreas acústicas

Sectores del territorio con predominio de suelo de uso:

a) Residencial.

b) Industrial.

c) Recreativo y de espectáculos.

d) Terciario distinto de c)

e) Sanitario, docente y cultural, que requiera especial protección.

f) Afectados a sistemas de infraestructuras del transporte y equipamientos públicos.

g) Espacios naturales que requieran una especial protección.


48

Índices:

Niveles promedio anuales: emisión sonora y meteorología.

Métodos de evaluación:

Medición: ISO 1996.

Cálculo:

Ruido industrial: ISO 9613-2.

Emisiones: ISO 8297 / ISO 3744 /ISO 3746.

Ruido tráfico viario: NMPB-Routes-96 (Francia).

Ruido trafico Ferroviario: RMR96 (Holanda).

Ruido tráfico Aéreo: ECAC/CEAC

La Ley del Ruido establece los índices, Lden, Ld, ,Le y Ln , y los periodos horarios: Día; 7 a 19. Tarde;

19 a 23. Noche; 23 a 7.

Artículo 24. Valores límite de inmisión de ruido, aplicables a nuevas infraestructuras

portuarias y a nuevas actividades.

1. Toda instalación, establecimiento o actividad portuaria, industrial, comercial, de almacenamiento,

deportivo recreativa o de ocio deberá adoptar las medidas necesarias para que no transmita al medio

ambiente exterior de las correspondientes áreas acústicas niveles de ruido superiores a los establecidos

como valores límite en la tabla B1, del anexo III, evaluados conforme a los procedimientos del anexo IV.

Artículo 25. Cumplimiento de los valores límite de inmisión de ruido aplicables a los emisores

acústicos.

1. En el caso de mediciones o de la aplicación de otros procedimientos de evaluación apropiados, se

considerará que se respetan los valores límite de inmisión de ruido, establecidos en los artículos 23 y 24,

cuando los valores de los índices acústicos evaluados conforme a los procedimientos establecidos en el

anexo IV, cumplan, para el periodo de un año, que:


49

i) Ningún valor promedio del año supera los valores fijados en la correspondiente tabla B1 o B2, del

anexo III.

ii) Ningún valor diario supera en 3 dB los valores fijados en la correspondiente tabla B1 o B2, del anexo

III.

iii) Ningún valor medido del índice LKeq,Ti supera en 5 dB los valores fijados en la correspondiente

tabla B1 o B2, del anexo III.

4.3.2 Ley del ruido de Castilla y León 5/2009

Artículo 9. Objetivos de calidad acústica.

Los objetivos de calidad acústica para ruido ambiental aplicables a áreas acústicas exteriores

serán la no superación del valor de las tablas del Anexo II, que le sea de aplicación.

En las áreas urbanizadas existentes, si en el área acústica exterior se supera el correspondiente valor de

alguno de los índices establecidos en la tabla del Anexo II que le sean de aplicación, su objetivo de

calidad acústica será alcanzar dicho valor.

Los objetivos de calidad acústica para el ruido ambiental y para las vibraciones aplicables a áreas

acústicas interiores, serán los establecidos en el artículo 16 del Real Decreto 1367/2007, de 19 de octubre,

por el que se desarrolla la Ley 37/2003, de 17 de noviembre, del Ruido, en lo referente a zonificación

acústica, objetivos de calidad y emisiones acústicas.

En las áreas no urbanizadas los objetivos de calidad acústica para ruido aplicables a los espacios naturales

será la no superación del valor de la tabla del Anexo II, que le sea de aplicación.

Como objetivo de calidad acústica aplicable a las zonas tranquilas en las aglomeraciones y en campo

abierto, se establece el mantener en dichas zonas los niveles sonoros por debajo de los valores de los

índices de inmisión de ruido establecidos en la tabla del apartado 1, del Anexo II, tratando de preservar la

mejor calidad acústica que sea compatible con el desarrollo sostenible.

Se considerará que se respetan los objetivos de calidad acústica establecidos en las áreas acústicas

exteriores cuando, para cada uno de los índices de inmisión de ruido, Ld, Le, o Ln, los valores evaluados

conforme a los procedimientos establecidos en el anexo V.2, cumplan, en el periodo de un año, que:


50

Ningún valor supere los valores fijados en la correspondiente tabla 2, del Anexo II.

El 97 % de todos los valores diarios no superen en 3 dB los valores fijados en la correspondiente tabla 2,

del Anexo II.

7. Se considera que se respetan los objetivos de calidad acústica para el ruido y las vibraciones aplicables

a áreas acústicas interiores si se cumple lo establecido en el artículo 17 del Real Decreto 1367/2007, de 19

de octubre, por el que se desarrolla la Ley 37/2003, de 17 de noviembre, del Ruido, en lo referente a

zonificación acústica, objetivos de calidad y emisiones acústicas.

Artículo 16. Valores límite de potencia sonora de maquinaria al aire libre

Las máquinas que operen al aire libre en la Comunidad de Castilla y León deberán cumplir los

valores límite de potencia sonora establecidos en el Real Decreto 212/2002, de 22 de febrero, por el que

se regulan las emisiones sonoras en el entorno debidas a determinadas máquinas de uso al aire libre y

cualquier otra normativa que resulte de aplicación.

Ordenanza Municipal de Palencia para la protección del medio ambiente contra las emisiones de ruidos y

vibraciones

Artículo 39. Niveles de ruido en el ambiente exterior.

1. En el medio ambiente exterior, con excepción de los procedentes del tráfico, no se podrá producir

ningún ruido que sobrepase los niveles que se indican en el Anexo I.

2. En aquellos casos en que la zona de ubicación de la actividad o instalación no corresponda a ninguna

de las zonas establecidas, se aplicará la más próxima en razones de analogía funcional o equivalente

necesidad de protección del ruido ambiente.

ANEXO I. Valores límite de niveles sonoros producidos por emisores acústicos.

Límite de inmisión en exteriores.

Ninguna instalación, establecimiento, maquinaria, actividad o comportamiento podrán transmitir al medio

ambiente exterior, niveles sonoros superiores a los indicados en el siguiente cuadro.


51


52

4.4 Normativa vigente para la medición de ruido de

aerogeneradores.

La normativa vigente para la medición del ruido provocado por los aerogeneradores se puede

entender de dos maneras, por un lado las medidas para determinar la inmisión acústica y por otro lado la

emisión acústica, siendo estas últimas las que vamos a necesitar para la realización de este estudio.

Medidas de ruido de inmisión:

Para las medidas de inmisión se debe emplear la norma ISO 1996-2 / 2007. Acústica.

Descripción, medición y evaluación del ruido ambiental. Determinación del nivel de ruido ambiental.

Medidas de ruido de emisión por un solo aerogenerador.

Para las medidas de emisión se debe emplear la norma UNE EN 61400-11 /2004.

Aerogeneradores. Técnicas de medida de ruido acústico.

Define los procedimientos a seguir para la medida, análisis y documentación de las emisiones acústicas

de un aerogenerador individual. Se especifica la instrumentación y su calibración, así como las medidas

no acústicas (velocidad y dirección del viento simultáneas). Se obtienen los niveles aparentes de potencia

acústica ponderada A, (LwA,k, k=6,7,8,10 m/s), espectro y tonalidad. Opcionalmente, directividad.

Las medidas se realizan en puntos cercanos al aerogenerador mediante un micrófono situado sobre una

placa colocada sobre el suelo.

4.4.1 UNE-EN 61400-11:2004: Aerogeneradores. Técnicas de medida de ruido acústico.

El propósito de esta parte de la Norma CEI 61400 es proporcionar una metodología común que

asegure la consistencia y precisión en la medida y el análisis de las emisiones acústicas de un

aerogenerador. Esta norma ha sido preparada en previsión de que fuese aplicada por:


53

� El fabricante de aerogeneradores, que pretende conseguir requisitos de comportamiento bien

definidos en lo que a emisión de ruido acústico se refiere y/o bien un posible sistema de declaración;

� El comprador de aerogeneradores al especificar tales requisitos de comportamiento;

� El operador de aerogeneradores al que se le puede requerir verificar que las especificaciones

indicadas o requeridas con relación al comportamiento sobre emisiones acústicas del aerogenerador

se respetan en caso de nuevas unidades o bien unidades renovadas;

� El planificador o regulador de aerogeneradores que debe ser capaz de definir de forma precisa y

justa, las características de la emisión acústica de los aerogeneradores en respuesta a las regulaciones

medioambientales o requisitos de permisos para instalaciones nuevas o modificadas.

Esta norma constituye una guía en la medida, análisis y documentación de las complejas emisiones

acústicas de un aerogenerador. La norma supondrá un beneficio para aquellas partes envueltas en la

fabricación, instalación, planificación y permisos, operación, utilización y regulación de aerogeneradores.

Las técnicas de medida y análisis, de precisión técnica, recomendadas en este documento deberían

aplicarse por todas las partes con el fin de asegurar que un desarrollo y operación continuos de los

aerogeneradores se llevan a cabo en un clima de comunicación consistente y preciso en relación con las

materias medioambientales. Esta norma presenta procedimientos de medida y documentación de los

cuales se espera proporcionen resultados precisos que puedan ser replicados por otros.

OBJETO Y CAMPO DE APLICACIÓN

Esta parte de la Norma CEI 61400 presenta procedimientos de medida que permiten caracterizar

emisiones de ruido de un aerogenerador. Esto implica el uso de métodos de medida apropiados para la

evaluación de la emisión de ruido en localizaciones próximas a la máquina, en orden a evitar errores

debidos a la propagación de sonido, pero lo suficientemente lejanas como para permitir una fuente de

tamaño finito. Los procedimientos descritos difieren en ciertos aspectos de aquellos que serían adoptados

para evaluación de ruido en estudios de ruido en comunidades. Están destinados a facilitar la

caracterización del ruido del aerogenerador con respecto al rango de velocidades de viento y de

direcciones. La normalización de los procedimientos de medida facilitará las comparaciones entre

diferentes aerogeneradores.


54

Los procedimientos presentan una metodología que permitirá caracterizar la emisión de ruido de un solo

aerogenerador de una forma precisa y consistente. Estos procedimientos comprenden las siguientes

etapas:

� Localización de las posiciones de medidas acústicas;

� Requisitos para la adquisición de datos acústicos, meteorológicos y operacionales

asociados al aerogenerador;

� Análisis de los datos obtenidos y el contenido del informe de datos; y

� Definición de los parámetros específicos de emisión acústica y descriptores asociados

utilizados para realizar evaluaciones medioambientales.

La norma no se restringe a aerogeneradores de un tipo o tamaño particular. Los procedimientos descritos

en esta norma permiten la descripción minuciosa de la emisión de ruido de un aerogenerador. Si, en algún

caso son requeridas medidas menos completas, tales medidas se realizan de acuerdo a las partes

correspondientes de esta norma.

Mediciones de ruido en aerogenerador CAPITULO 5: MEDICIONES DE RUIDO

55

5 MEDICIONES DE RUIDO DEL AEROGENERADOR PROTOTIPO

5.1 Objeto

El procedimiento a seguir para la medición de ruido del prototipo de aerogenerador objeto de

estudio, presenta una metodología basada en la norma UNE-EN 61400-11:2004 ‘Técnicas de medida de

ruido acústico’ que permite caracterizar la emisión de ruido de un solo aerogenerador de una forma

precisa y consistente, y no se restringe a aerogeneradores de un tipo o tamaño particular, si bien es cierto

que debido a las limitaciones en el equipo y las necesidades del fabricante del prototipo del

aerogenerador, no se han realizado todas las posibles mediciones tal y como expresa la norma.

Este procedimiento comprende las siguientes etapas:

• Localización de las posiciones de medidas acústicas

• Requisitos para la adquisición de datos acústicos, meteorológicos y operacionales asociados al

aerogenerador

• Análisis de los datos obtenidos y el contenido del informe de datos

Finalmente se obtendrán los niveles aparentes de presión sonora ponderado A, el nivel de potencia sonora

equivalente, el espectro, y a partir de los niveles de presión sonora, el mapa de curvas isófonas del

aerogenerador.

5.2 Ubicación

El aerogenerador se ubica en un parque eólico experimental, sito en Población de Cerrato en la

provincia de Palencia. Los terrenos donde se ubica el parque eólico no poseen valores ambientales dignos

de significación. Aunque los aerogeneradores se sitúan en un monte público, los terrenos ocupados son

cultivos agrícolas. Asimismo se encuentra alejado a más de 900 m. del núcleo urbano de Población de

Cerrato.


56

No hay edificios ni muros alrededor de la posición de medida, por lo que no hay ninguna

superficie reflectante que influya en la medición.

5.3 Instrumentación

Para realizar las medidas es necesario disponer de un sonómetro de tipo 1, como es el caso del

sonómetro 2260 utilizado en este trabajo, con un diámetro del micrófono inferior a 13 mm. El sonómetro

debe tener una respuesta constante en frecuencia en un rango de 45 Hz a 11.200 Hz.

Los niveles de presión sonora continua equivalentes en las bandas de un tercio de octava se deben

determinar simultáneamente con frecuencias centrales de 50 Hz a 10kHz.

El micrófono se colocará sobre una placa dura con el diafragma del micrófono en un plano normal a la

placa y con el eje del micrófono apuntando hacia el aerogenerador.

La placa debe ser circular con un diámetro mínimo de 1m y estar fabricada en un material duro

acústicamente, tal como una pieza de laminado de madera o conglomerado con un grosor de, al menos,

12mm o una pieza de metal con un espesor de al menos 2,5mm.

Montaje del micrófono. Vista en planta.


57

Imagen del micrófono y la placa

Se utilizará un paraviento consistente en media esfera de espuma de célula abierta con un diámetro

aproximado de 90mm, que se centrará alrededor del diafragma del micrófono.

Montaje del micrófono. Sección transversal vertical


58


59

5.4 Descripción del procedimiento

5.4.1 Posición de medida.

El micrófono se colocó, según lo expuesto anteriormente, a una distancia horizontal 0R aguas

abajo desde el eje central vertical de la torre para tener en cuenta la altura del aerogenerador.

20

DHR +=

Siendo;

H la distancia vertical desde el suelo hasta el centro del rotor

D el diámetro del rotor.

Teniendo en cuenta que nuestro aerogenerador tiene una altura de buje (H) de 35 metros, y un diámetro

de rotor (D) de 28 metros.

La distancia horizontal aguas abajo desde el eje central vertical de la torre del aerogenerador, será

aplicando la ecuación anteriormente expuesta, y los datos del aerogenerador, de 0R = 49 metros.

No se utilizó ninguna otra posición opcional que permite la norma, ya que se consideró suficiente un solo

punto de medición para obtener las medidas requeridas por el cliente.

La placa se situó plana sobre el suelo con un ángulo de elevación de 30º, teniendo en cuenta que el ángulo

de elevación Φ se encontrara comprendido entre 25º y 40º, para cumplir con la norma, para ello se

aprovechó una zona un tanto inclinada del terreno a la distancia expuesta anteriormente.


60

Aerogenerador de eje horizontal

5.4.2 Información a determinar de las medidas

Las medidas acústicas deben permitir determinar el nivel de potencia acústica aparente y los

niveles de banda de tercio de octava a la velocidad de referencia de 10 m/s.

Según la norma UNE-EN 61400-11:2002 ‘Técnicas de medida de ruido acústico’ las velocidades de

referencia se encuentran de 6 m/s a 10m/s de un aerogenerador individual. En este caso sólo tomaremos

como velocidad de referencia 10 m/s ya que en un principio es la que más molestias acústicas puede

causar. Además obtenemos la información suficiente para poder calcular posteriormente los niveles

acústicos de presión y potencia requeridos.


61

5.4.3 Requisitos de las medidas

A la hora de realizar las medidas acústicas, se siguieron una serie de requisitos, entre los cuales

destacan los siguientes:

La calibración de la cadena completa de medida, por lo menos, antes y después de cada medida.

Se omitieron los periodos con intrusión de ruido de fondo intermitente, cuando se observó alguno de

ellos, como paso de vehículos (tractores, motos… ) por las cercanías.

El ruido de fondo se midió inmediatamente antes o después de la serie de medidas y durante similares

condiciones de viento, todo ello con el aerogenerador parado, teniendo en cuenta que el ruido de fondo

medido era el representativo del ruido de fondo que había cuando se tomaron las medidas con el

aerogenerador funcionando.

Debido a la gran variación del viento se tomaron las medidas permitiendo una variación de ± 2 m/s, lo

que por un lado no se ajustaba al ± 0,5 m/s que indica la norma UNE-EN 61400-11:2002, pero que debido

a las condiciones climatológicas del momento de realizar la medición era la única manera de hacerlo

viable.

Las medidas se tomaron en varias series de medidas como permite la norma, ya que debido a las

velocidades del viento tan cambiante, fue imposible obtener todos los datos de la medición en una sola

toma de medidas.

5.4.4 Medidas acústicas

El nivel de presión sonora continuo equivalente ponderado-A, se midió con el sonómetro 2260

en la posición de referencia con varias series de medidas hasta conseguir 20 medidas concurrentes con

medidas de velocidad de viento acordes a la velocidad de referencia. Cada medida se integró sobre un

periodo de 1 minuto, y, al menos dentro de ± 2,0 m/s de la velocidad de referencia, por lo tanto

comprendidas entre 8m/s y 12m/s, ya que la velocidad de referencia es de 10m/s.

El rango de frecuencias centrales para las bandas de tercios de octava es de 50Hz a 10KHz.

Para el ruido de fondo se realizaron otras 20 medidas de la forma expuesta anteriormente.


62

5.4.5 Medidas no acústicas

La velocidad del viento durante la toma de medidas se determinó mediante el anemómetro de la

estación meteorológica del aerogenerador.

Mediante la veleta de la estación meteorológica del aerogenerador se determinó la dirección del viento,

dato necesario para asegurar que las posiciones de medida estaban dentro de los 15º de las posiciones

azimutales de la góndola con respecto a barlovento como exige la norma UNE-EN 61400-11:2002.

Los datos de velocidad y dirección del viento fueron promediados sobre el mismo periodo de las medidas

de ruido y fueron tomados simultáneamente, de tal forma que las medidas se tomaran en las zonas

correctas según la dirección y se comprobara su velocidad para comprobar si eran o no válidas.

5.4.6 Nivel de presión sonora

Los datos obtenidos de nivel de presión sonora se corrigieron para el caso en el que los niveles

de ruido de fondo así lo requerían.

Para niveles de presión sonora de fondo promediados que estuvieron 6 dB o más por debajo del nivel

combinado del aerogenerador y fondo, se procedió en base a la siguiente ecuación.

( )( ) ( )[ ]nnS LL

SL⋅⋅ −⋅= + 1,01,0 1010log10

Siendo:

SL el nivel de presión sonora continuo equivalente, en decibelios, del aerogenerador operando sólo.

nSL + el nivel de presión sonora continuo equivalente del aerogenerador más el ruido de fondo

nL el nivel de presión sonora continuo equivalente del ruido de fondo.

Cuando el nivel de presión sonora continuo equivalente del aerogenerador más el ruido de fondo fue

menos de 6 dB pero más de 3 dB mayor que el nivel de ruido de fondo, se corrigió restando 1,3 dB. Estos

datos se marcaron con un asterisco y no se utilizaron para determinar el nivel de potencia sonora aparente.


63

En el caso en que la diferencia fue menor de 3 dB, no se consignaron los datos, haciendo constar que el

ruido del aerogenerador era menor que el ruido de fondo.

5.4.7 Nivel de potencia sonora aparente

Para el cálculo del nivel de potencia sonora aparente se realizó el promedio de los datos válidos

de nivel de presión sonora corregido por ruido de fondo para la velocidad del viento de referencia de 10

m/s.

⋅+−=

0

21

,,,

4log106

S

RLL kcAeqkWA

π

Siendo:

kWAL , el nivel de potencia sonora aparente

kcAeqL ,, el promedio del nivel de presión sonora ponderado-A corregida por ruido de fondo.

1R es la distancia oblicua en metros desde el centro del rotor al micrófono.

0S es un área de referencia ( 0S =1 m2).

5.4.8 Mapa de curvas isófonas

Mediante el promedio de los datos válidos de nivel de presión sonora ponderado-A se realizó un

mapa de ruido del aerogenerador. Para ello, el aerogenerador se caracterizó como un emisor acústico

esférico situado a la altura del rotor. Y las curvas isófonas se fijaron a la altura de 4 metros desde el suelo.

Con estos datos y mediante el software de gestión de ruidos ‘Predictor’, se obtuvo el mapa de curvas

isófonas correspondiente.

Mediciones de ruido en aerogenerador CAPITULO 6: RESULTADOS

64


65

6 RESULTADOS

En el presente ensayo, se plantearon como objetivos principales la obtención de los niveles equivalentes

de presión sonora ponderado-A, el nivel de potencia sonora equivalente, el espectro, y el mapa de curvas

isófonas del aerogenerador. Se tomaron 40 medidas en total, 20 medidas con el aerogenerador en

funcionamiento y 20 medidas con el aerogenerador parado.

6.1 Nivel de presión sonora ponderado-A

El nivel de presión sonora ponderado-A se obtuvo mediante una serie de mediciones, cada una

de las cuales tuvo una duración de un minuto, y se tomaron a una distancia de 49 metros de la base del

rotor, todo ello de acuerdo al código de ensayo utilizado.

Los niveles de presión de emisión ponderados A son los siguientes para las 40 medidas tomadas, las 20

primeras se corresponden con el aerogenerador en funcionamiento y las 20 últimas se corresponden con el

aerogenerador apagado (Ruido de Fondo).

Aerogenerador funcionando:

1. Leq (dBA) = 45,8 2. Leq (dBA) = 44,1

3. Leq (dBA) = 50,3 4. Leq (dBA) = 49,7

5. Leq (dBA) = 51,0 6. Leq (dBA) = 51,2

7. Leq (dBA) = 50,6 8. Leq (dBA) = 48,0

9. Leq (dBA) = 49,5 10. Leq (dBA) = 44,5

11. Leq (dBA) = 46,4 12. Leq (dBA) = 49,9

13. Leq (dBA) = 49,5 14. Leq (dBA) = 45,1

15. Leq (dBA) = 45,4 16. Leq (dBA) = 52,3

17. Leq (dBA) = 49,9 18. Leq (dBA) = 47,6

19. Leq (dBA) = 51,8 20. Leq (dBA) = 51,6


66

Ruido de Fondo:

El nivel de presión obtenido de realizar el promedio de todos ellos es el siguiente.

Aerogenerador funcionando:

++++++++++

+++++++++⋅=

16,518,576,499,423,554,451,495,499,464,4

45,495,48,406,512,51,597,403,541,458,4

10101010101010101010

10101010101010101010

20

1log10AeqL

LAeq (dBA) = 49,38 dB(A)

LAeq (dBA) = 49,16 dB(A)*

*Tras aplicar corrección por ruido de fondo. (Ver apartado 5.4.6.)

Ruido de Fondo:

++++++++++

+++++++++⋅=

16,337,366,388,331,318,35,375,377,376,3

91,399,379,334,364,369,353,316,332,346,3

10101010101010101010

10101010101010101010

20

1log10AeqL

LAeq (dBA) = 36,30 dB (A)

El valor del promedio de los niveles de presión continua equivalente calculados para el caso en el que el

aerogenerador está funcionando con una velocidad de viento comprendida entre 8 m/s y 12 m/s es

1. Leq (dBA) = 34,6 2. Leq (dBA) = 33,2

3. Leq (dBA) = 31,6 4. Leq (dBA) = 35,3

5. Leq (dBA) = 36,9 6. Leq (dBA) = 36,4

7. Leq (dBA) = 33,4 8. Leq (dBA) = 37,9

9. Leq (dBA) = 39,9 10. Leq (dBA) = 39,1

11. Leq (dBA) = 37,6 12. Leq (dBA) = 37,7

13. Leq (dBA) = 37,5 14. Leq (dBA) = 35,0

15. Leq (dBA) = 31,8 16. Leq (dBA) = 33,1

17. Leq (dBA) = 38,8 18. Leq (dBA) = 36,6

19. Leq (dBA) = 33,7 20. Leq (dBA) = 31,6


67

ligeramente superior a los 45 dB(A), se toma este valor, ya que según la ley del ruido de Castilla y León,

el valor límite para zonas residenciales es de 45 dB(A), se toma el valor de la noche, ya que es el valor

más desfavorable, al poder estar funcionando el aerogenerador tanto de día como de noche. En cualquier

caso estos niveles se han obtenido a una distancia en torno a 50 metros de la base del aerogenerador, lo

que quiere decir que en ningún caso la ubicación actual del aerogenerador causa molestias a los vecinos

del pueblo más cercano, ya que este se encuentra a unos 900 metros de distancia.

Por otra parte el ruido de fondo a alcanzado un valor promedio de algo más de 35 dB (A), esto se debe

principalmente al fuerte viento (comprendido entre 8 m/s y 12 m/s) que hacía moverse las ramas de los

pinos ubicados en las laderas más cercanas, así como, aunque no quedaba mucha paja del cereal en las

tierras de labranza del entorno, si las suficientes como para incrementar el ruido de fondo hasta alcanzar

el valor obtenido. Además, se tuvo en cuenta a la hora de medir el ruido de fondo, el tráfico que tenía una

carretera comarcal, que se encontraba a cierta distancia (debajo de la ladera), pero que podría haber

desvirtuado las medidas, y se desecharon todas las mediciones en las cuales pudiera afectar cualquier

fuente puntual de ruido (paso de coches, aviones…).

En principio la diferencia entre ambos valores promedios obtenidos se encuentra en torno a los 13 dB(A),

lo que nos indica claramente que el ruido predominante provocado por el aerogenerador es el ruido

aerodinámico, esto es, el provocado por el paso de las palas del aerogenerador frente a la torre.


68

6.2 Nivel de potencia sonora equivalente

Para el cálculo del nivel de potencia sonora equivalente se siguió la ecuación mostrada en el

apartado 5.4.7, y teniendo en cuenta los datos obtenidos, se obtuvo el nivel de potencia sonora

equivalente kWAL , .

kcAeqL ,, = 49,16 dB(A)

1R = 60,22 m. (Ver figura en el apartado 5.4.1. ‘Aerogenerador de eje horizontal’)

0S = 1 m2

⋅+−=

0

21

,,,

4log106

S

RLL kcAeqkWA

π = 89,75 dB(A).

Según el R.D. 212/2002, de Real Decreto 212/2002, de 22 de febrero, por el que se regulan las emisiones

sonoras en el entorno debidas a determinadas máquinas de uso al aire libre y cualquier otra normativa que

resulte de aplicación, el nivel de potencia admisible debe redondearse en el número entero más próximo

(si es inferior a 0,5 se utilizará el número inferior; si es mayor o igual a 0,5 se utilizará el número

superior)

Por lo tanto kWAL , = 90 dB(A).

Una vez obtenido el valor del nivel de potencia sonora equivalente, y teniendo en cuenta que el

aerogenerador se encuentra ubicado en Castilla y León, habría que acudir al artículo 16. “Valores límite

de potencia sonora de maquinaria al aire libre” de la Ley del Ruido de Castilla y León. Según el cual, las

máquinas que operen al aire libre en la Comunidad de Castilla y León deberán cumplir los valores límite

de potencia sonora establecidos en el Real Decreto 212/2002.

Para el caso de utilizar el nivel de potencia obtenido según el marcado CE, hay que tener en cuenta el RD

1644/2008, de 10 de octubre, esta normativa nos da directrices para que la máquina esté certificada y para

poder ponerla a la venta, según la normativa del marcado CE, , hay que indicar en sus características

técnicas su potencia acústica, la cual se determina a través de su código de ensayo, que en este caso es la


69

norma 61400-11, pero no establece límites de máxima potencia para aerogeneradores, simplemente que se

determine y se haga correctamente la obtención del nivel de potencia de la máquina en cuestión.

6.3 Espectros

Los espectros obtenidos para las distintas mediciones realizadas fueron los que se muestran a

continuación.

Los 20 primeros espectros corresponden a las mediciones realizadas con el aerogenerador en

funcionamiento, esto es, con un velocidad de viento entre 8 m/s y 12 m/s, hay que recordar que el

aerogenerador alcanza su potencia nominal a la velocidad de 10,4 m/s, de ahí que alguno de los espectros

obtenidos en este rango puedan ser algo distintos en cuanto a los niveles que muestran.

Y los 20 espectros siguientes corresponden a las medidas realizadas con el aerogenerador parado, las

correspondientes al ruido de fondo, estas medidas se obtuvieron inmediatamente después de haber

realizado las medidas con el aerogenerador funcionando. Las condiciones de medida fueron similares,

manteniendo la posición de medida y esperando el momento oportuno para cumplir que la velocidad del

viento fuera la comprendida entre 8 m/s y 12 m/s. Las posibles diferencias que se encuentran entre los

espectros se deben principalmente a que en ciertos momentos la velocidad del viento se encontraba más

próxima a 8 m/s, registrando valores de nivel de presión continua equivalente más bajos, que cuando se

encontraba la velocidad del viento en torno a 12 m/s, como a priori, era de esperar.

En todos ellos se puede apreciar que los niveles más altos, y por lo tanto los que pueden causar una mayor

molestia, se dan a bajas frecuencias, ya que son los producidos principalmente al pasar la pala del

aerogenerador frente a la torre, por el contrario, se puede observar como en general a partir de 2 kHz los

niveles de presión obtenidos se encuentran por debajo del promedio del nivel de ruido de fondo que como

vimos anteriormente se encuentra en torno a los 36 dB(A), por lo que se puede afirmar que a altas

frecuencias, el aerogenerador no causará ningún tipo de molestia en su entorno.

Las frecuencias que se muestran en cada uno de los espectros, son las comprendidas entre 50 Hz y 10

kHz, como así se indicó en el apartado de toma de datos acústicos del código de ensayo, y sus valores

representados son los correspondientes a las frecuencias centrales en tercios de octava que se obtuvieron

en cada una de las mediciones.


70

Los 20 primeros espectros obtenidos se corresponden con el Aerogenerador funcionando:

Espectro correspondiente a la medida 1

Espectro 1

0

10

20

30

40

50

60

70

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 2

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 44,1 dB(A)

Leq = 45,8 dB(A)


71


Espectro 3

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 4

0

10

20

30

40

50

60

70

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 49,7 dB(A)

Leq = 50,3 dB(A)


72


Espectro 5

0

10

20

30

40

50

60

70

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 6

0

10

20

30

40

50

60

70

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 51,0 dB(A)

Leq = 51,2 dB(A)


73


Espectro 7

0

10

20

30

40

50

60

70

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 8

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 48 dB(A)

Leq = 50,6 dB(A)


74


Espectro 9

0

10

20

30

40

50

60

70

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 10

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 44,5 dB(A)

Leq = 49,5 dB(A)


75


Espectro 11

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 12

0

10

20

30

40

50

60

70

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 49,9 dB(A)

Leq = 46,4 dB(A)


76


Espectro 13

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 14

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 45,1 dB(A)

Leq = 49,5 dB(A)


77


Espectro 15

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 16

0

10

20

30

40

50

60

70

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 52,3 dB(A)

Leq = 45,4 dB(A)


78


Espectro 17

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 18

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 47,6 dB(A)

Leq = 49,9 dB(A)


79


Espectro 19

0

10

20

30

40

50

60

70

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 20

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 51,6 dB(A)

Leq = 51,8 dB(A)


80

Los 20 espectros siguientes se corresponden a las medidas tomadas con el aerogenerador parado, esto es,

la medición del ruido de fondo:


Espectro 21

0

10

20

30

40

50

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 22

0

10

20

30

40

50

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 33,2 dB(A)

Leq = 34,6 dB(A)


81


Espectro 23

0

10

20

30

40

50

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 24

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 35,3 dB(A)

Leq = 31,6 dB(A)


82


Espectro 25

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 26

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 36,4 dB(A)

Leq = 36,9 dB(A)


83


Espectro 27

0

10

20

30

40

50

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 28

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 37,9 dB(A)

Leq = 33,4 dB(A)


84


Espectro 29

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 30

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 39,1 dB(A)

Leq = 39,9 dB(A)


85


Espectro 31

0

5

10

15

20

25

30

35

40

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 32

0

5

10

15

20

25

30

35

40

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 37,7 dB(A)

Leq = 37,6 dB(A)


86


Espectro 33

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 34

0

5

10

15

20

25

30

35

40

45

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 35 dB(A)

Leq = 37,5 dB(A)


87


Espectro 35

0

5

10

15

20

25

30

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 36

0

5

10

15

20

25

30

35

40

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 33,1 dB(A)

Leq = 31,8 dB(A)


88


Espectro 37

0

10

20

30

40

50

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 38

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 36,6 dB(A)

Leq = 38,8 dB(A)


89


Espectro 39

0

10

20

30

40

50

60

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)


Espectro 40

0

5

10

15

20

25

30

35

40

50 80 125

200

315

500

800

1,25k 2

k

3,15k 5

k

8k

Frecuencias

dB(A)

Leq = 31,6 dB(A)

Leq = 33,7 dB(A)


90

6.4 Mapa de curvas isófonas.

Para la obtención del mapa de curvas isófonas se utilizó el programa para el cálculo del ruido

ambiental ‘Predictor’, mediante el cual se pudo caracterizar el aerogenerador como un emisor esférico a

la altura del rotor, en nuestro caso a la altura de 35 metros. Así como se tuvo en cuenta la altura de 4

metros como nivel para definir las curvas isófonas, ya que esta altura es la indicada por el real decreto

42/2002 sobre evaluación y gestión del ruido ambiental, y por lo tanto es la más idónea a tal efecto.

A continuación se muestra el resultado de la simulación, son dos imágenes con sus respectivas curvas

isófonas, la primera que aparece corresponde a los niveles Ldía (12h), Ltarde (4h) y Lnoche (8h) (según

RD 1367/2007), que aunque tienen distinta duración en el tiempo cada uno de ellos, el resultado es el

mismo para los tres, ya que se tiene en cuenta el peor de los casos, esto es, que el aerogenerador funciona

a pleno rendimiento durante las 24 horas.

Curvas isófonas para horario día, tarde y noche (indicador Ld, Le y Ln):

~130 m

Punto de medición


91

La siguiente imagen de curvas isófonas corresponde al nivel Lden (12 horas día + 4 horas tarde

penalizadas en 5 dB + 8 horas noche penalizadas en 10 dB) que como es lógico, tiene valores más altos

de nivel de presión, si lo comparamos con las curvas isófonas del caso anterior, ya que sufre

penalizaciones como son, para la noche de 10 dB, y para la tarde de 5 dB.

Curvas isófonas para el indicador Lden:

Todas las curvas isófonas se calcularon para caracterizar el aerogenerador de forma genérica, por lo tanto,

no se tiene en cuenta la ubicación en la que este se encuentra (ni curvas de nivel, ni cartografía…), sólo se

tiene en cuenta la absorción del aire, pero ningún otro tipo de absorción ya que sino no sería característico

únicamente del aerogenerador.

Como se puede observar el mapa de curvas isófonas obtenido mediante Predictor, está formado por

círculos concéntricos de varios colores, esto es lógico ya que se mide suponiendo campo libre, sin curvas

de nivel, sin cartografía, etc.

En realidad el uso del software Predictor no aportó mucho al cálculo de las curvas isófonas, porque se

podría haber realizado de forma teórica y se hubiera obtenido el mismo resultado, simplemente

conociendo el nivel sonoro a una determinada distancia, como es nuestro caso, y teniendo en cuenta que

al duplicar la distancia, el nivel de presión de emisión desciende en 6 dB hubiera sido suficiente.

~260 m

Punto de medición


92

El mapa de curvas isófonas se puede utilizar también para determinar el nivel de presión sonora que se

registraría en las viviendas más próximas al sitio donde se instalaran los aerogeneradores, para nuestro

caso particular la población más cercana sería Población de Campos que se encuentra ubicada a unos 900

metros de distancia, por lo que los residentes en dicha localidad no tendrían ninguna molestia por el ruido

emitido por el aerogenerador.

Mediciones de ruido en aerogenerador CAPITULO 7: CONCLUSIONES

93

7 CONCLUSIONES

La medición de las emisiones acústicas emitidas por el prototipo de aerogenerador, ha sido el

tema central de este proyecto. Para llegar a su obtención, se han realizado una serie de medidas, que

aunque se trataba de la primera medición de aerogeneradores que la empresa Audiotec realizaba en base a

la norma 61400-11, la toma de datos y las mediciones fueron satisfactoriamente realizadas, permitiendo

sentar un precedente, en esta empresa, para futuras mediciones en este campo de la acústica.

Las principales conclusiones que se desprenden del presente trabajo fin de master, se enumeran a

continuación;

Por un lado, se ha realizado una búsqueda exhaustiva de documentación acerca de los

aerogeneradores y su comportamiento, de esta manera se llevaba a cabo un conocimiento más completo

de la máquina que se iba a utilizar para realizar la medición acústica.

Por otro lado, las características del aerogenerador y el conocimiento de las emisiones acústicas

relacionadas con el mismo, nos permitieron también poder conocer qué tipo de ruido nos podíamos

encontrar y el porqué del mismo.

Además, una vez recopilada dicha información ya se podía buscar las normas que se encuentran

vigentes y se deben aplicar en la medición de emisiones acústicas en un aerogenerador en España, para

poder realizar las mediciones de manera correcta.

El protocolo de ensayo generado en base a la norma 61400-11 fue suficiente para obtener los

niveles de presión sonora y potencia sonora equivalente, el espectro y, a partir de los niveles de presión

sonora, el mapa de curvas isófonas del prototipo del aerogenerador, tal y como nos exigía el cliente. De

esta manera se consiguió realizar de manera más sencilla la aplicación de la norma 61400-11, que en

principio es mucho más compleja de aplicar.

Mediciones de ruido en aerogenerador CAPITULO 7: CONCLUSIONES

94

Finalmente, una vez realizadas las mediciones, se observó como las emisiones acústicas

asociadas a este prototipo de aerogeneradores parecen tener un acotado efecto sobre el entorno que las

rodea, ya que las emisiones no han sobrepasado en ningún momento los límites marcados por la

normativa.

A nivel personal, destacar la aportación que ha supuesto para mí el desarrollo del proyecto. En

primer lugar me ha permitido aprender a manejarme mejor en la búsqueda de información a través de

distintos medios. También me ha enseñado a trabajar de una manera conjunta con otras personas,

coordinando las distintas tareas a llevar a cabo, así como a redactar y poder plasmar este trabajo de una

manera ordenada y formal. Otro de los puntos importantes es el aprendizaje del manejo de la normativa

vigente, principalmente la aplicación de la norma 61400-11, sus requisitos y como poder amoldarlos a las

necesidades del cliente que requiere su aplicación. También la utilización de toda la instrumentación que

rodea la obtención de los datos, desde el manejo del sonómetro al correcto posicionamiento del mismo en

el momento de cada medición, así como finalmente interpretar los datos obtenidos y generar el informe

pertinente. Por lo tanto, la realización del presente proyecto ha supuesto una experiencia muy positiva y

enriquecedora que me ayudará en gran medida a la realización de futuros proyectos en el mundo de la

acústica.

Mediciones de ruido en aerogenerador CAPITULO 8: BIBLIOGRAFÍA

95

8 BIBLIOGRAFÍA

[1] UNE-EN 61400-11:2004. Aerogeneradores. Parte 11: Técnicas de medida de ruido acústico. Versión

española de la norma IEC 61400-11:2002

[2] Low Frequency Noise from Large Wind Turbines, Sound Power Measurement Method. Project report,

Danish Electronics, Light & Acoustics. Abril 2008

[3] Metodología para la evaluación del impacto sonoro producido por los parques eólicos en Andalucía.

Cueto Ancela, José Luis; Rivas Calvete, Silvia; Hernández Molina, Ricardo. 2006

[4] Impacto acústico de un aerogenerador en ambiente urbano. José Cataldo; Alejandro Gutiérrez.

Propuesta de programa sobre energía eólica en Uruguay. 2006

[5] LEY 5/2009, de 4 de junio, del Ruido de Castilla y León. 2009

[6] Real Decreto 286/2006, de 10 de marzo, sobre la protección de la salud y la seguridad de los

trabajadores contra los riesgos relacionados con la exposición al ruido. 2006

[7] Directiva 2006/42/CE del parlamento europeo y del consejo de 17 de mayo de 2006 relativa a las

máquinas y por la que se modifica la Directiva 95/16/CE (refundición)

[8] Legislación sobre el ruido y la contaminación acústica http://www.ruidos.org/normas.html

[9] Instituto de acústica. http://www.ia.csic.es/Temas.aspx?Lang=ES&Id=16

[10] Danish wind Industry Association. http://guidedtour.windpower.org/es/tour/env/sound.htm

Documents

MÁSTER EN INGENIERÍA ACÚSTICA Y VIBRACIONES ......En este trabajo se presenta un ensayo destinado a determinar la emisión acústica de un aerogenerador. El trabajo se guía por