Desarrollo y prueba de un sistema para sensar de manera remota la velocidad del viento
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Resumen
En el campo de la energía eólica, la velocidad del viento es el parámetro principal, por lo que lograr medirlo de manera autónoma puede permitir conocer el recurso eólico en zonas remotas, además de brindar una mayor eficacia en la tarea de operar y estudiar turbinas eólicas. La medición de un parámetro con tanta variabilidad como la velocidad del viento presenta desafíos como la capacidad de muestrear con la suficiente frecuencia, el poder asegurar la validez de las medidas y en tener un espacio accesible para registrar dichas mediciones. Este trabajo desarrolla una solución de bajo costo basada en el Internet de las cosas para medir y registrar la velocidad del viento mientras se busca abarcar los desafíos anteriores. En el diseño realizado se enlazó un anemómetro de copas con un microcontrolador ESP32 que, mediante un algoritmo computacional programado en C, se encargó de determinar la velocidad del viento y publicarla en tiempo real en internet. El anemómetro empleado es comercial y se reemplazó el software del fabricante por una solución propia tanto de hardware como de software. Las pruebas de validación requeridas por el diseño construido se realizaron mediante el uso del túnel de viento de la Universidad de Costa Rica. El trabajo dio como resultado la construcción de un sistema con la capacidad de registrar la velocidad del viento en tiempo real, así como de una base para un desarrollo más completo para el estudio de parámetros adicionales en el funcionamiento de las turbinas eólicas.
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Citas
K. R. Rao, Wind Energy for Power Generation: Meeting the Challenge of Practical Implementation, Springer Link, 2019.
H. Wagner y J. Mathur, Introduction to Wind Energy Systems: Basics, Technology and Operation, Springer Link, 2018.
International Electrotechnical Commission, IEC 61400-12-1:2017: Wind energy generation systems - Part 12-1: Power performance measurements of electricity producing wind turbines, 2017.
R. Menke, N. Vasiljević, J. Wagner, S. P. Oncley y J. Mann, «Multi-lidar wind resource mapping in complex terrain,» Wind Energy Science, pp. 1059-1073, 2020.
J. Gottschall, A. Papetta, H. Kassem, P. J. Meyer, L. Schrempf, C. Wetzel y J. Becker, «Advancing Wind Resource Assessment in Complex Terrain with Scanning Lidar Measurements,» Wind Energy Science, p. 3280, 2021.
J. Gutiérrez, A. Orjuela y J. García, «Internet of Things Proposal for Measuring Wind Variables in a Smart Home Environment,» 2018.
K. Mikhaylov, A. Moiz, A. Pouttu, J. Martín Rapún y S. Ayuso Gascon, «LoRaWAN for Wind Turbine Monitoring: Prototype and Practical Deployment,» IEEE Xplore, 2018.
L. Alhmoud y H. Al Zoubi, «IoT Applications in Wind Energy Conversion Systems,» 2019.
H. Shahinzadeh, J. Moradi, G. Gharehpetian, H. Nafisi y M. Abedi, «Internet of Energy (IoE) in Smart Power Systems,» IEEE Xplore, 2019.
N. Hossein, J. Hunt, B. Zakeri y M. Mohammadrezaei, «Internet of Things (IoT) and the Energy Sector,» Energies, 2020.
K. J. Singh y D. S. Kapoor, «A survey of IoT platforms: Create Your Own Internet of Things,» IEEE Xplore, 2017.
J. Ding, M. Nemati, C. Ranaweera y J. Choi, «IoT Connectivity Technologies and Applications: A Survey,» IEEE Access, 2020.
P. Marcon, F. Zezulka, I. Vesely, Z. Szabo, Z. Roubal, O. Sajdl, E. Gescheidtova y P. Dohnal, «Communication Technology for Industry 4.0,» IEEE Xplore, 2017.
Inspeed, «inspeed.com,» [En línea]. Available: http://www.old.inspeed.com/default.asp.
Heltec Automation, «Heltec Automation,» [En línea]. Available: https://heltec.org/.
N. Kostreski y D. Grimm, Atmospheric Boundary Layer Tunnel Operations: Manual, 2017.
N. Martinez y J. Rojas, «Github,» 2021. [En línea]. Available: https://github.com/DeltaLabo/anemos/tree/master/Velocidad.
International Organization for Standardization, ISO 17713-1:2007: Meteorology - Wind Measurements, 2007.
D. Montgomery y G. Runger, Probabilidad y estadística aplicadas a la ingeniería, 2003.
C. S. Choi, J. D. Jeong, I. W. Lee y W. K. Park, «LoRa based Renewable Energy Monitoring System with Open IoT Platform,» 2018.