AUTORES:
- Culqui Ruiz Ana Estefany
- Eche Polo Franklin
- Guevara Sosa Valeria Regina
- Carranza Mendoza Shurica Lia
- Pedrozo Tarazona Rubi Nayely
- Torres Venegas Astrid
- Vergara Murga Daly Alexa
- Zambrano Prado Thirsa
Agradezco a los estudiantes por compartir su trabajo .
_________________________________________________________________________________GENERADOR DE ENERGÍA HIDRÁULICA EN BASE DE
AGUAS RESIDUALES
INTRODUCCIÓN
El
aprovechamiento de la energía hidroeléctrica se remonta a 3500 años en el
pasado, con el surgimiento de las primeras ruedas hidráulicas. Los griegos y
los romanos las empleaban para moler granos y para elevar el agua por encima
del cauce de los ríos para regadío. En el Medioevo, gigantescas ruedas
elevadoras impulsaban martillos de hierro. Desde mediados del siglo XIX, la
energía hídrica se convirtió en un factor decisivo para la creciente
industrialización. Cuando, en 1866, Werner von Siemens descubrió el principio dinamo-eléctrico sentó las bases para la obtención de energía eléctrica. En
1880, surgieron en Inglaterra las primeras plantas de energía hidroeléctrica.
La hidroelectricidad posee buenos cocientes de entrada-salida de energía y niveles de eficiencia de más del 90 por ciento. Esto proporciona una enorme ventaja sobre otros tipos de centrales eléctricas. Además, su generación no contamina el agua ni la atmósfera y la larga vida útil de las instalaciones hidroeléctricas, así como su bajo costo de mantenimiento, hablan claramente en favor de generar electricidad a partir del agua.
En el siglo XIX muchos ríos eran regulados y forzados a discurrir por angostos canales para limitar inundaciones y recuperar tierras. Este proceso culminó gracias a la instalación de centrales hidroeléctricas. Los sofisticados sistemas de presas construidos sobre los ríos protegen tanto a las personas como al ambiente de las inundaciones.
Las centrales hidroeléctricas son instalaciones que permiten aprovechar la energía potencial gravitatoria contenida en la masa de agua que transportan los ríos para convertirla en energía eléctrica, utilizando turbinas acopladas a generadores. Aunque existe una gran variedad de tipos de centrales hidroeléctricas convencionales, dado que las características del emplazamiento de la central condicionan en gran medida su diseño, (las centrales) podrían ser reducidos a dos modelos básicos, siendo cada emplazamiento particular una variante de uno de ellos o una combinación de ambos. El primer tipo, denominado C.H. de Pasada, también denominadas centrales de filo de agua, utiliza parte del flujo de un río para generar energía eléctrica. Operan en forma continua porque no tienen capacidad para almacenar agua, no disponen de embalse. Turbinan el agua disponible en el momento, limitadamente a la capacidad instalada. Por su parte, el segundo sistema de aprovechamiento, o C.H. con embalse de reserva, consiste en construir, en un tramo de un río que ofrece un desnivel apreciable, una presa de determinada altura.
El nivel del agua alcanzará, entonces, un punto sensiblemente cercano al extremo superior de la presa. A media altura de la misma, para aprovechar el volumen de embalse a cota superior, se encuentra la toma de aguas; y en la base inferior – aguas abajo de la presa –, la sala de máquinas, que aloja al grupo (o grupos) turbina – generador. Conviene señalar también la existencia de otros tipos de aprovechamientos hidráulicos no convencionales, como son las centrales de bombeo, que han surgido modernamente como complemento de las grandes instalaciones nucleares y térmicas clásicas. Su misión principal consiste en bombear agua con energía marginal (durante las horas valle de demanda) y turbinarla a las horas punta.
Respecto a los tipos de turbinas empleadas, las más utilizadas son las Pelton, Francis y Kaplan, para desniveles grandes, medios y bajos, respectivamente.
Los grupos (turbina - generador) de mayor potencia son los de eje vertical, siendo los pequeños de eje horizontal.
La hidroelectricidad posee buenos cocientes de entrada-salida de energía y niveles de eficiencia de más del 90 por ciento. Esto proporciona una enorme ventaja sobre otros tipos de centrales eléctricas. Además, su generación no contamina el agua ni la atmósfera y la larga vida útil de las instalaciones hidroeléctricas, así como su bajo costo de mantenimiento, hablan claramente en favor de generar electricidad a partir del agua.
En el siglo XIX muchos ríos eran regulados y forzados a discurrir por angostos canales para limitar inundaciones y recuperar tierras. Este proceso culminó gracias a la instalación de centrales hidroeléctricas. Los sofisticados sistemas de presas construidos sobre los ríos protegen tanto a las personas como al ambiente de las inundaciones.
Las centrales hidroeléctricas son instalaciones que permiten aprovechar la energía potencial gravitatoria contenida en la masa de agua que transportan los ríos para convertirla en energía eléctrica, utilizando turbinas acopladas a generadores. Aunque existe una gran variedad de tipos de centrales hidroeléctricas convencionales, dado que las características del emplazamiento de la central condicionan en gran medida su diseño, (las centrales) podrían ser reducidos a dos modelos básicos, siendo cada emplazamiento particular una variante de uno de ellos o una combinación de ambos. El primer tipo, denominado C.H. de Pasada, también denominadas centrales de filo de agua, utiliza parte del flujo de un río para generar energía eléctrica. Operan en forma continua porque no tienen capacidad para almacenar agua, no disponen de embalse. Turbinan el agua disponible en el momento, limitadamente a la capacidad instalada. Por su parte, el segundo sistema de aprovechamiento, o C.H. con embalse de reserva, consiste en construir, en un tramo de un río que ofrece un desnivel apreciable, una presa de determinada altura.
El nivel del agua alcanzará, entonces, un punto sensiblemente cercano al extremo superior de la presa. A media altura de la misma, para aprovechar el volumen de embalse a cota superior, se encuentra la toma de aguas; y en la base inferior – aguas abajo de la presa –, la sala de máquinas, que aloja al grupo (o grupos) turbina – generador. Conviene señalar también la existencia de otros tipos de aprovechamientos hidráulicos no convencionales, como son las centrales de bombeo, que han surgido modernamente como complemento de las grandes instalaciones nucleares y térmicas clásicas. Su misión principal consiste en bombear agua con energía marginal (durante las horas valle de demanda) y turbinarla a las horas punta.
Respecto a los tipos de turbinas empleadas, las más utilizadas son las Pelton, Francis y Kaplan, para desniveles grandes, medios y bajos, respectivamente.
Los grupos (turbina - generador) de mayor potencia son los de eje vertical, siendo los pequeños de eje horizontal.
RESUMEN
El
presente proyecto de investigación fue elaborado con la finalidad de aprovechar
las aguas residuales, que abundan en nuestra localidad, siendo considerado hoy
en el mundo este como un recurso re-utilizable que está siendo desperdiciado por
la mayor parte de los países. Usando la velocidad que estas poseen al
moverse, genera energía mecánica, obtenida por la energía hidráulica de
las aguas al chocar con las aspas que conforma el generador, desarrollándose así el movimiento.
Posteriormente,
esa energía mecánica se transformará en energía eléctrica, generado al hacer girar las
aspas las cuales están sujetas a un eje originando así dentro de la bobina del motor un campo magnético, el cualngenerará un voltaje en la bobina de acuerdo con la ley de Faraday , produciendo así corriente
eléctrica, debido a la fuerza electromotriz que en este caso utilizaremos para
encender un foco o bombilla eléctrica, demostrando así el funcionamiento de nuestro proyecto.
Palabras clave: Aguas Residuales,
Energía Mecánica, Corriente eléctrica.
CAPÍTULO I: MARCO METODOLÓGICO
1.1.Planteamiento del Problema
1.1.1. Problemática
En la región de Ancash - Perú, la única fuente de energía eléctrica es La Central Hidroeléctrica Cañón del Pato, ubicada sobre el río Santa en
el departamento de Áncash en Perú. La central Cañón del Pato es una de las
centrales que mayor energía aporta al Sistema Interconectado Nacional del Perú
(SINAC).
Fue inicialmente
concebida por el por ingeniero y científico aijino (ancash) Santiago Antúnez de
Mayolo y luego diseñada por ingenieros franceses de la NERPYC y está
considerada como una de las obras de ingeniería más destacadas del Perú.
Aunque cumplen un papel
importante en la generación de energía eléctrica, ocasionan un gran impacto
ambiental en su instalación, montaje y funcionamiento. Los impactos ambientales
que más se presentan son la alteración del régimen de caudales, pérdida de
cobertura vegetal y afectación en asentamientos temporales y permanentes.
Las represas que se
crean para alimentar las central hidroeléctrica, contribuyen mucho más al
calentamiento global de lo que se estimaba previamente, según un nuevos
estudios.
Se descubrieron que la
vegetación podrida en el agua significa que las represas son responsables de la
emisión de gases del llamado efecto invernadero cada año.
Por otra parte el
desperdicio de aguas residuales en el distrito de Nuevo de Chimbote es inmenso,
lo que se realiza con estos desechos es
arrojarlos al mar, así contaminando y desperdiciando potencial fuente de
energía.
En Perú, solamente se
ha ejecutado el 30% de la inversión pública en tratamiento de agua, de acuerdo
al Plan Nacional de Saneamiento Urbano y Rural 2006-2015. La contaminación del
agua ocurre a niveles primario, secundario y terciario de las fuentes de agua.
Las sustancias que contaminan el agua son orgánicas e inorgánicas. En todos los
casos, la contaminación del agua.
1.1.2. Antecedentes del problema
Hernández C. (2011) En
su tesis: La generación de energía eléctrica a partir de hidroeléctricas
constituye hoy en el país una de sus principales fuentes de oferta, cuya
continuidad depende del manejo que se esté proporcionando a estos sistemas
artificiales lo cual pueda garantizar como mínimo la vida útil con la que
fueron proyectados. La implementación y operación de una obra de este tipo trae
consigo la generación de una gran diversidad de impactos a diversos niveles y
magnitudes, tanto sobre el ambiente como sobre la obra misma, los cuales se
previenen, mitigan, corrigen o compensan con la implementación de una serie de
actividades de manejo, diseñadas tomando como base las características y
requerimientos de tipo biótico, físico y socioeconómico de la zona de
influencia.
Fernando J. - González
C. - Morales Y. (2015) En su tesis: La distribución de la población de zonas
urbanas y rurales muestra una tendencia creciente hacia la concentración urbana
en todo el mundo, por lo que América Latina no es la excepción. En tal sentido,
un factor de supervivencia de las ciudades es el abastecimiento de agua
potable, así como el adecuado nivel de saneamiento urbano, a fin de propender a
un ciclo de agua saludable y sostenible. Con respecto al agua, sus fuentes
nacen en las altas montañas del Perú y están próximas a explotaciones mineras,
por lo que están expuestas a niveles peligrosos de metales pesados de esta
actividad extractiva, contaminándose y afectando la salubridad de la producción
agropecuaria de la zona y que sirve de abastecimiento a la población rural y urbana.
1.1.3. Formulación del problema
¿Cómo podemos
aprovechar las aguas residuales de tal forma que se pueda producir energía eléctrica de manera eficiente y practica?
1.1.4. Justificación
Este trabajo se realizó
pensando en el gran impacto de contaminación causado por el mal uso de las aguas residuales, en
esta ocasión nosotros aportamos en darle un mejor uso, generando energía eléctrica.
1.1.5. Delimitación
1.1.1
Delimitación espacial:
Lugar: Salida al sur del distrito de Nuevo Chimbote
Distrito: Nuevo Chimbote
Provincia:
Santa
Departamento
Ancash
1.1.2
Delimitación Temporal:
Del proyecto de investigación: Setiembre – Diciembre 2018
Del informe de investigación: Setiembre - Diciembre 2018
1.1.6. Limitación
·
Problemas para la obtención de los
materiales necesarios
·
La medición del flujo y caudal del
canal de aguas residuales.
·
La ubicación especifico del lugar
así también del flujo de agua residual.
1.2.Objetivos
1.2.1. Objetivo General:
Elaborar el generador de energía hidráulica eficaz y
sostenible impulsado mediante aguas residuales.
1.2.2. Objetivos Específicos
· Demostrar la producción de energía
mediante un generador impulsado por aguas residuales.
· Determinar si es viable la
elaboración de un generador de energía hidráulica que funcione con aguas
residuales.
· Interpretar las principios físicos
que se aplican en el funcionamiento del
generador
1.3.Hipótesis
El
flujo de aguas residuales servirá como
impulso para el generador productor de
energía hidráulica de manera eficiente.
1.4.Descripción del Tipo, Método
y Diseño
1.4.1. Tipo de investigación
1.4.1.1.Por su propósito:
Aplicada:
Trabajo creativo y sistemático orientado a generar,
modificar o ampliar conocimientos destinados a procurar soluciones
potencialmente utilizables en problemas prácticos.
1.4.2. Diseño de investigación
1.4.2.1.Diseño de postprueba con un solo
grupo
A es la muestra control y experimental a la vez
Donde:
A= Energía Hidráulica
E= Aguas Residuales
1.5.Variables de investigación
1.5.1. Variable independiente
Aprovechamiento de los
constantes fluidos de aguas residuales ubicadas en la ciudad de Nuevo Chimbote
1.5.2. Variable dependiente
Producción de energía
pura, sostenible y eficaz mediante un generador hidráulico
1.6.Recursos
Recursos
Humanos
-
Investigadores
-
Asesor
-
Colaboradores
-
Técnicos
Material
biológico
-
Aguas
Residuales
Materiales
de laboratorio
- Ángulos
- Rueda de carretilla
- Polea 9”
- Polea 3”
- Polea 7”
- Motor eléctrico de impresora
- Paletas hechas de plancha de hacer 1/8
Equipos
-
Soldadora Eléctrica
-
Moladora
-
Discos de corte
-
Soldadura
-
Multitester
-
Prensa hidráulica
-
Cables cocodrilo
A continuación algunas imágenes de la construcción del proyecto.
Las diapositivas presentados por los estudiantes:
Generador Hidráulico de Aguas Residuales by Elvis Hermes on Scribd
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