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 ambo
Vista la problematica en nuestro país de la carencia de fluido electrico en algunas zonas campestres; es que el presente proyecto busca dar solución a una realidad problematica de algunos pobladores.
EQUIPOS y MATERIALES
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
PROTOTIPO DE NUESTRO PROYECTO
Se realiza mediciones en el lugar donde colocaremos todo el sistema de nuestra mini
central hidroeléctrica. Se realizó medidas del ancho, largo y la profundidad de
todo el canal, y también se calculo el tamaño del eje.
Se habilito las
varillas de acero para soldar de 60/11, también se habilitó todo los tubos para la base.
Se obtuvo el aro de la bicicleta que ira junto al eje que funcionará
como un sistema multiplicador de velocidades.
Tambien de consiguió el dinamo que fue el elemento más importante y a
la vez el más difícil de conseguir y luego compramos los tubos de acero que son
tubos redondos y tubos cuadrados.
Se construyó la turbina con ayuda del maestro
soldador. Logramos hacerlo con un tubo que servirá
para soldar los elementos, tubo cuadrado cortado a la mitad y varillas de
construcción este último elemento ayudará a reforzar la turbina tuvimos que
soldar tomar las precauciones adecuadas para este último.
El siguiente paso fue armar la
base donde estara colocado el dinamoque será una base de 90m de largo y 60
de ancho primero una vez armada la base tenemos que soldar planchas de acero en
cada filo de las patas para que así hacer huecos donde irán los pernos que
sujetaran la base , también tuvimos que modelar el eje con la ayuda del torno para que le haga
un orificio con la ayuda de una broca macho que sirve para hacer hilo fino en
orificio para que pueda encastrar el tornillo del aro de la bicicleta, se pudo
haber soldado pero una soldadura no sería muy precisa y esto haría que el aro
no se encuentren estabilizada al eje, y esto generaría dificultades en el
trabajo mecánico.
Luego nos desplazaremos a Tangay, en la zona que realizaremos el proyecto, haremos orificios a los
costados del canal que es de material de cemento con ayuda de un taladro y una
broca para cemento, ahí colocaremos la base del dinamo junto a la turbina y el
aro, ahí pondremos a prueba el proyecto.
Agradezco a los estudiantes el compartir su trabajo con nuestros lectores. _________________________________________________________________________
INTRODUCCIÓN
El presente proyecto se ha
realizado con el fin de poder explicar de forma clara que es la energía eólica su uso y
aplicaciones el viento es energía en movimiento. El ser humano ha utilizado
esta energía de diversas áreas a lo largo de su historia: barcos a vela,
molinos, extracción de agua de pozos subterráneos.
El primer uso que se conoce del aprovechamiento del
viento data del año 3.000 a.C. con los primeros barcos veleros egipcios. Unos
milenios más tarde (s. VII en Persia) surgirán los primeros molinos de viento
que permitirán moler grano o bombear agua.
Hoy en día puede transformarse la energía eólica a
electricidad con gran eficiencia, gracias a aerogeneradores de grandes
dimensiones, también denominados turbinas de viento.
Un generador eólico gira por efecto del viento, y conectado a un
alternador produce un giro en este. El giro del alternador produce energía
eléctrica, energía que puede ser utilizada por las familias del sector. Para
ello se realiza un diseño de aerogenerador y una posterior construcción, de un
prototipo de aerogenerador. Para llevar a cabo este trabajo se realiza un
análisis y estudio de los aerogeneradores existentes para encontrar alguna
alternativa de diseño, luego se recopilan materiales para su implementación, a
partir de este diseño se llevará a cabo la construcción del prototipo generador
eólico de eje vertical.
Una vez realizados los pasos anteriores se realizan las pruebas de
funcionamiento del prototipo, en condiciones normales. Hay que decir también
que el diseño terminado podrá tener muchas mejoras, ya sea, en cuanto a los
materiales utilizados, su forma y demás detalles. Para este caso no son
relevantes, pero que con el tiempo, más adelante pueden ser solucionables.
RESUMEN
El objetivo de este proyecto es usar la
energía eólica para causar un gran ahorro de energía en la sociedad, para
mejorar la economía; la
energía eólica no causa contaminación (como no sea la visual en extremo)
ambiental, es una energía limpia y esto implica beneficios para los países, en
los mercados de bonos de carbono o en las transacciones donde puede vender la
capacidad de no emitir dióxido al aire y más bien se ahorra ello por kWh
generada.
El presente trabajo se presenta, a través de
un análisis y estudio de los generadores eólicos, sus características, tipos y
funcionamiento en general.
Después, se realiza un diseño y construcción
de un prototipo de generador eólico en donde se emplean diversos materiales y
dispositivos eléctricos. Una vez terminado el prototipo de aerogenerador, se
prueba su funcionamiento en la localidad de Chimbote - Perú con el fin de tener
energía suficiente para encender
un foco led de 25W.
OBJETIVOS Desarrollar un
estudio de optimización mediante el análisis práctico y teórico de la
construcción de un aerogenerador para micro producción de energía eléctrica y
ejecutar la construcción de prototipo aplicando mejoras.
IMPORTANCIA
La importancia que tiene nuestro proyecto es de poder generar la energía
eólica suficiente para poder llegar a prender una televisión, este proyecto hoy
en día en nuestra actualidad sirve para transformar el viento en electricidad,
ya que los recursos de energía como viento y olas, no hacen ningún daño a la
naturaleza y por otro lado también se utiliza para obtener agua por bombeo de
los pozos. Según (Moreno, 2013) nos dice que, “los
combustibles fósiles como petróleo y carbón destacan la contaminación ecológica
exhalando gases nocivos, siendo el método más eficiente de luchar contra ello
es usar los recursos renovables” y estos recursos renovables son muy
beneficiosos por lo que ya se mencionó que la energía del viento no hace daño
al medio ambiente, ya que también esta energía eólica está siendo utilizada y
fue utilizada por muchas áreas hace varios años.
Por otro lado los beneficios que trae este proyecto es que no contamina
el medio ambiente, es inagotable y reduce el uso de combustibles fósiles que
son originadas por efecto invernadero y llegan a causar el calentamiento
global, también llegan a contribuir al desarrollo sostenible. Dado que entre
estos beneficios es muy importante destacar que la energía eólica no produce
sustancias tóxicas ni contaminantes para el aire, que pueden perjudicar el medio
ambiente y al ser humano. Ya que las sustancias tóxicas puede afectar a los
ecosistemas terrestres y acuáticos, así como los contaminantes de aire que
pueden provocar enfermedades respiratorias y hasta cáncer. Y otros beneficios
es que tampoco genera residuos ni contaminación a lo vendría hacer el agua.
FUNDAMENTO TEÓRICO
1.ENERGÍA EÓLICA
Según (Giménez , 2011) la
energía eólica tiene su origen en el viento, es decir en el aire en movimiento.
El viento se puede definir como una corriente de aire resultante de las
diferencias de presión en la atmósfera provocada, en la mayoría de los casos,
por variaciones de temperatura, debidas a las diferencias de la radiación solar
en los distintos puntos de la tierra.
La energía del viento es de tipo cinético (debida
a su movimiento); lo que hace que la potencia obtenida del mismo dependa de
forma acusada de su velocidad, así como el área de la superficie captadora.
El hombre ha aprovechado la energía eólica para diferentes
usos: molino, transporte marítimo, serrerías, pero en la actualidad cuando su
uso es casi exclusivo para la obtención de electricidad. Las maquinas eólicas
encargadas de este fin se llaman aerogeneradores, Aeroturbinas o turbinas
eólicas; los aerogeneradores transforman la energía mecánica del viento en
energía eléctrica.
1.1.Ventajas de la energía eólica
Según (Zapata, 2006) Concluye que la
energía eólica es una fuente de energía renovable, no contamina, es inagotable
y reduce el uso de combustibles fósiles, origen de las emisiones de efecto
invernadero que causan el calentamiento global. Además, la energía eólica es
una energía autóctona, disponible en la práctica totalidad del planeta, lo que
contribuye a reducir las importaciones energéticas y a crear riqueza y empleo
de forma local.
ES UNA FUENTE DE ENERGÍA INAGOTABLE: (Costa, 2007 ) Nos dice que como la
energía será motivada por el viento esto lo lleva a ser inagotable y una fuente
abundante lo que significa que siempre se puede contar con la fuente original
que produce la energía. Lo que hace que no tenga fecha de caducidad. Además,
está disponible en muchos lugares del mundo.
NO CONTAMINA: Esta
fuente de energía más limpia después de la energía solar. Esto es así porque
durante su proceso de generación no lleva implícito un proceso de combustión.
Así, no produce gases tóxicos, ni residuos sólidos alguno.
BAJO COSTO: Los costes
de las turbinas eléctricas eólicas y el mantenimiento de la turbina son
relativamente bajos. El coste por kW producido es bastante bajo en las áreas
muy ventosas. En algunos casos, el coste de producción es el mismo que el del
carbón, e incluso la energía nuclear.
OCUPA POCO ESPACIO: Esta
fuente (Garcia , 2016) nos dice que, para
producir y acumular la misma cantidad de energía eléctrica, un campo eólico
necesita menos terreno que un campo de energía fotovoltaica.
Además.,
es reversible, lo que significa que el área ocupada por el parque puede
restaurarse fácilmente para renovar el territorio preexistente.
1.2.Desventajas de la energía eólica
INSTALACIÓN DE MÚLTIPLES
AEROGENERADORES: Una central energética basada en energía eólica requiere la instalación de
múltiples aerogeneradores a lo largo de grandes terrenos porque es costoso.
CONDICIONES CLIMATOLÓGICAS: Su uso depende fundamentalmente de condiciones climatológicas y geográficas
por lo que su aplicación se limita a ciertas zonas.
VARIABILIDAD: Es
necesario suplir las bajadas de tensión eólicas de forma instantánea
-aumentando la producción de las centrales térmicas-, pues de no hacerse así se
podrían producir apagones.
ENERGÍA NO ALMACENABLE: (Espejo, 2012) nos dice que se
trata de energía que no se puede almacenar, sino que debe ser consumida de
manera inmediata cuando se produce. Eso hace
que no pueda ofrecer una alternativa completa al uso de otros tipos de energía.
AFECTAN A LAS AVES: El autor (Contreras, 2015) dice que los parques
eólicos pueden tener un impacto negativo a la avifauna, especialmente entre las
aves rapaces nocturnas. El impacto en la avifauna se debe a que las palas
giratorias pueden moverse a una velocidad de hasta 70 Km/h. Las aves no son
capaces de reconocer visualmente las cuchillas a esta velocidad, chocando con
ellas fatalmente.
2.AEROGENERADORES
2.1 FUNCIONAMIENTO
(Perez , 2016) dice que el viento
incide sobre las hélices del aerogenerador y lo hace girar, este movimiento de
rotación se transmite al aerogenerador a través de un sistema multiplicador de
velocidad. El generador producirá corriente eléctrica que se deriva hasta las
líneas de transporte. Para asegurar en todo momento el suministro eléctrico, es
necesario disponer de acumuladores.
2.2 PARTES:
Torre: es el
elemento de sujeción y el que sitúa el rotor y los mecanismos que lo acompañan
a la altura idónea. Está construida sobre un a base de hormigón armado y fijado
a esta con pernos. Tiene forma tubular y debe ser suficientemente resistente
para aguantar todo el peso y los esfuerzos del viento, en su base esta
generalmente el armario eléctrico, atreves del cual se actúa sobre los
elementos de generación y que alberga todo el sistema de claveado que proviene
de la góndola, así como el transformador que eleva la tensión.
Sistema de
captación(motor): Es el elemento que capta la energía del viento y la
transforma en energía mecánica, a su vez, el rotor se conforma de tres partes,
las aspas (capturan el viento), el eje (transmite el movimiento giratorio de
las hélices del aerogenerador) y el buje (fija las aspas al eje de baje
velocidad) las aspas son los elementos más importantes, son los que reciben la
velocidad del viento y se mueven gracias a su diseño aerodinámico. Están
fabricadas con tuvo de PVC y sobre una estructura resistente, y su tamaño
depende de la tecnología empleada de la velocidad del viento.
Sistema de
orientación
Sistema de
regulación
Sistema de
transmisión
Generador:
la función del generador es transformar la energía mecánica en energía
eléctrica. En función de la potencia del aerogenerador se utilizan dinamos (son
generadores de corriente continua y se usan en aerogeneradores de pequeña
potencia, que almacenan la energía eléctrica en baterías) o alternadores son
generadores de corriente alterna. La potencia máxima suele estar entre 500 y
4000 kilovatios (KW).
2.3 TIPOS DE
AEROGENERADORES
Aerogeneradores
de eje horizontal: (Fernandez , 2009 )dice queson los más utilizados. Deben
mantenerse paralelos al viento, lo que exige una orientación previa de modo que
este incida sobre las aspas y haga girar el eje. Estos aerogeneradores pueden
ser:
oDe
potencia baja o media (hasta 50 KW): suelen tener muchas aspas hasta 24.
Se utiliza en el medio rural y como complemento para viviendas.
oDe alta
potencia (más de 50 KW) suele tener como máximo 4 aspas de perfil
aerodinámico, aunque normalmente tiene 3. Necesitan vientos de más de 5m/s
tiene uso industrial, disponiéndose en parques o centrales eólicas.
Aerogeneradores
de eje vertical: su desarrollo tecnológico esta menos avanzado que las
anteriores y su uso es caso, aunque tiene perspectivas de crecimiento. No
necesitan orientación y ofrecen menos resistencia la viento.
(Antezana , 2004) Comenta que el funcionamiento de este tipo de aerogeneradores es similar al de los ejes horizontal. El viento incide sobre las aspas del aerogenerador y lo hace girar, este movimiento de rotación se transmite al generador a través de un sistema multiplicador de velocidad. El generador producirá corriente eléctrica que son deriva hasta las líneas de transporte. Para asegurar en todo momento el suministro eléctrico.
2.4 POTENCIA DE
ENTRADA Y SALIDA BASICA DE UN AEROGENERADOR
La potencia de un aerogenerador va a depender de una
serie de factores, como son:
·Velocidad del viento, v (m/s)
·Superficie de captación, s (m2)
·Densidad del aire, d (kg/m3)
De la siguiente manera:
P= ½. d. S. v3
Obteniendo un valor para la potencia en W para obtener la potencia de salida,
simplemente debemos tener en cuenta el coeficiente de aprovechamiento.
2.5 FORMULACIÓN DEL PROBLEMA
¿Es posible
construir un aerogenerador hecho con materiales reciclables y proporcionar suficiente energía eléctrica para encender un foco led de 25W?
2.6 HIPÓTESIS
·El motor eléctrico es un dispositivo que convierte la energía eléctrica en energía mecánica de rotación por medio de la acción de los campos magnéticos generados en sus bobinas. Son máquinas eléctricas rotatorias compuestas por un estator y un rotor. Es pues entonces que podemos usar este tipo de motor de manera inversa, osea, convertir energía mecánica en eléctrica, y así proporcionar suficiente energía para encender un foco led de 25W
CONSTRUCCIÓN DEL PROYECTO
·Adquisición de motores:conseguimos 2 motores de lavadora, partes esenciales del proyecto
·Hélices del aerogenerador:buscamos la forma más económica de
conseguir tubos de PVC de 1m ½ para poder realizar las 5 aspas, con medidas
determinadas para que cumplan su función y así el proyecto pueda funcionar
·Construcción de la torre:tratamos de adquirir un o unos postes de 2
o3 metros para poder alcanzar una altura determinada en la cual todo el
generador pueda cumplir con su función sin ningún problema
·Timón del aerogenerador: adquirimos planchas de acero anti derrapante para poder colocar las partes
que se consiguieron también para hacer la cola y la unión de la cola con el
cuerpo
·Ensamblaje general:
Acá les hablaremos de la realización del proyecto:
PASO 1
Después de hacer los principales cortes en la
lámina del aluminio tenemos las 3 piezas bases. La primera pieza es donde
estará montado todos los componentes eléctricos que ya han sido mencionados
anteriormente, la segunda pieza será el timón de orientación y la tercera será
donde pegará el aire y la orientará en el sentido del viento. Para unir las
tres piezas se usarán tornillos que serán colocados.
PASO 2
Luego de haber cortado las placas, tendríamos aquí
lo que es la placa principal. La primera parte sería acoplar la chumacera,
introducir el perno en la chumacera y luego acoplar los motores a una distancia
determinada para poder así originar la rotación.
Acoplar el cuerpo de las aspas hacia el perno.
Luego de todo lo realizado terminamos de acoplar el resto del cuerpo.
PASO 3
Acoplar el parante con el cuerpo con una distancia
determinada, para así poder originar suficiente
viento para poder originar el movimiento de las aspas.
Concluimos con la extensión del cable para poder
comprobar que si genera energía suficiente para poder encender el foco de 25W.
