2.
La base de la tecnología en muchos países es la
energía eólica por lo cual, a través de este proyecto
buscamos generar un prototipo de esta tecnología
aplicando los conocimientos adquiridos en clase, con
el fin de generar una aplicación útil para la
humanidad.
OBJETIVOS
3.
Conocer los antecedentes históricos para tener una
base teórica en la cual fue fundamentada el inicio de
la energía eólica.
Aplicar las diferentes teorías, recursos y
conocimientos adquiridos en clase para el desarrollo
de un transformador de energía.
Construir un transformador de energía iónica en
energía eléctrica.
OBJETIVOS ESPECIFICOS
4.
Aunque el aprovechamiento de al energía
eólica data de las épocas más remotas de
la humanidad (los egipcios ya navegaban
a vela en el año 4.500 a. c.) la primera noticia que se tiene se refiere
a un molino que Heron de Alejandría construyó en el siglo II a. c.
para proporcionar aire a su órgano. Los molinos más antiguos que
se conocen eran de eje vertical.
Hacia el siglo VIII aparecieron en Europa, procedentes del este,
grandes molinos de eje horizontal con cuatro aspas. Su fabricación
en gran número, en particular por los holandeses, les hizo alcanzar
una gran firmeza, pese a que, debido a las dimensiones de sus
aspas distaban mucho de recoger en máximo de potencia.
Necesitaban una regulación de la orientación de la tela. Siempre
sucede esto en los molinos de viento de eje horizontal que han de
trabajar siempre frente al viento.
ANTECENDENTES
5.
Es a partir de los siglos XII-XIII cuando empieza a generalizarse el uso
de los molinos de viento para la elevación de agua y la molienda de
grano, los más antiguos aparecieron en Turquía, en Irán y en
Afganistán A principios del siglo XII. Europa se llenó a su vez de
molinos, sobre todo en Bélgica y en los Países Bajos. Los molinos de
Holanda tienen 4 aspas de lona, mientras que los de Baleares y
Portugal tienen 6, y los de Grecia, 12. Los molinos con gran número de
palas determinan velocidades de rotación relativamente bajas y un
funcionamiento útil a partir de velocidades del viento del orden de 2
m/s.
6.
Todos estos molinos se mantendrán hasta bien entrado el siglo XIX. El
desarrollo de los molinos de viento se interrumpe con la revolución
industrial y la utilización masiva de vapor, la electricidad y los
combustibles fósiles como fuentes de energía motriz. Es sin embargo
en la segunda mitad del siglo XIX cuando tiene lugar uno de los más
importantes avances en la tecnología del aprovechamiento del viento,
con la aparición del popular “modelo multipala americano”, utilizado
para bombeo de agua prácticamente en todo el mundo, y cuyas
características habrían de sentar las bases para el diseño de los
modernos generadores eólicos.
7.
Fue entre las guerras mundiales cuando aparecieron, como
consecuencia de los progresos técnicos de las hélices de
aviación, y con ellas los proyectos de grandes aerogeneradores
de dos o tres palas. Se tendió a construir casi únicamente los de
dos, ya que resultan mas baratos. Incluso se pensó en utilizar
una única pala equilibrada con un contrapeso. Actualmente
predominan los molinos tripalas. Estos aerogeneradores giran
más rápidamente que los multipalas, lo que constituye una
ventaja cuando se trata de alimentar máquinas de gran
velocidad de rotación como los alternadores eléctricos. Los
grandes aerogeneradores están situados en lo alto de una torre
tronco-cónica de acero.
8.
El primer aerogenerador fue construido en Francia, en
1929, pero se rompió a causa de una violenta tormenta. La
compañía electromecánica construyó e instaló en Bourget
un aerogenerador de dos palas de 20 metros de diámetro.
El aparato fue destruido por las ráfagas de viento.
En Rusia se puso en funcionamiento en 1931, en Crimea,
frente al mar muerto, un aerogenerador de 30 metros, que
tenía que proporcionar 100 kW a la red de Sebastopol, la
media durante dos años fue de 32 kW.
9. En 1941 los estadounidenses y mas concretamente la NASA construyó un
bipala de 53 m de diámetro, previsto para una potencia máxima de 1.250 kW
que se instaló en Vermont, en el nordeste de EEUU. Las primeras pruebas,
iniciadas en octubre de 1941 continuaron durante unos 15 meses. Un pequeño
incidente en 1943 bloqueó la máquina durante dos años, ya que las dificultades
ligadas a la guerra retrasaron la fabricación de piezas nuevas. Vuelto a poner en
marcha, el aerogenerador proporcionó corriente al sector durante veintitrés
días, luego se rompió una de las palas y se abandonó el proyecto.
En 1975 se pusieron en servicio los aerogeneradores Mod. 0 con unas palas de
metal con un diámetro de 38 metros, produciendo 100 kW. En 1977 se
construyó el Mod. 0A que tenía 200 kW. La GENERAL ELECTRIC termina el
bipala Mod. 1 en 1978 que con un diámetro de 60 metros acciona un alternador
de 2 MW. Mientras la BOEING estudia el Mod. 2, ideal para los vientos medios
de las grandes llanuras, que con 91 metros de diámetro produce 2,5 MW, con
palas de acero.
10. • Capacidad que tiene un cuerpo para
realizar un trabajo.
• La energía no se puede crear ni destruir si
no únicamente transformar.
• La unidad de energía es el Julio, cuya
definición es el trabajo realizado por la
fuerza de un Newton cuando desplaza su
punto de aplicación 1m en la misma
dirección.
ENERGIA
• La energía eólica aprovecha el viento para
la generación de energía eléctrica.
• Su conversión en energía eléctrica,
mediante el acoplamiento de una dinamo
que genera electricidad.
ENERGIA
EOLICA
MARCO TEORICO
11. La energía eólica no contamina, es inagotable y frena el agotamiento
de combustibles fósiles contribuyendo a evitar el cambio climático.
Es una de las fuentes mas baratas, puede competir en rentabilidad con
otras fuentes energéticas tradicionales, como las centrales térmicas de
carbón, de combustible, e incluso de energía nuclear.
Evita la contaminación que conlleva el
transporte de los combustibles; gas,
petróleo, gasolina.
Reduce el intenso transito marítimo y
terrestre cerca de las centrales.
Al contrario de lo que puede suceder con
las energías convencionales, la energía eólica
no produce ningún tipo de alteración sobre los acuíferos ni por consumo,
ni por contaminación por residuos o vertidos.
ENERGIA EOLICA
12.
La energía eólica es la procedente de la fuerza del viento.
FUNCIONAMIENTO:
La energía eólica se transforma en energía eléctrica mediante un
aerogenerador que es un generador de electricidad activado por la
acción del viento.
Estos se dividen en dos grupos:
Eje horizontal: el aerogenerador de eje horizontal considerado
el mas eficiente y mas empleado en la actualidad.
Eje vertical.
Las turbinas extraen la energía del viento utilizando una
tecnología que se asemeja a la de los aviones o helicópteros.
13. SISTEMA DE CAPTACION: Se encuentra en el exterior.
Rotor: Incluye el buje y las palas
Palas: elementos que capturan el viento y transmiten su potencia
hacia el buje.
SISTEMA DE TRANSMISION:
Eje lento: el eje de baja velocidad del aerogenerador conecta el buje
del rotor al multiplicador. Por el interior del eje, discurren
conductos del sistema hidráulicos o eléctricos, para accionar los
frenos aerodinámicos, paso variable o controlar los sensores del
rotor.
Multiplicador: Por una entrada se encuentra el eje de baja
velocidad, y mediante unos engranajes, consigue que el eje de
salida, de alta velocidad gire mas rápido( entre 79 y 50 veces mas
rápido) dependiendo de la potencia de la turbina.
SISTEMAS PRINCIPALES DE UN
AEROGENERADOR
14.
Eje de alta velocidad: gira aproximadamente a 1500 revoluciones por
minuto, lo que permite el funcionamiento del generador eléctrico. Esta
equipado con un freno de disco mecánico de emergencia.
SISTEMA DE ORIENTACION
Motores de Giro: En las turbinas eólicas grandes, es necesario un mecanismo
que posicione la turbina enfrente al viento. Este movimiento circular, se
consigue con unos motores y reductores fijos a la góndola, y engranando en un
dentado de la parte superior de la torre, llamada corona de orientación. La señal
de posicionamiento correcta la recibe del controlador de la turbina, con las
lecturas de la veleta y anemómetro instaladas en cada turbina.
FRENO EN ORIENTACION: Tienen como misión evitar desplazamientos
radiales de la góndola, por efecto del viento incidente o giro del rotor, no
deseados. Asimismo, reducen el desgaste de los engranajes de orientación. Su
accionamiento puede ser hidráulico o eléctrico, actuando en pinzas de freno o
motor eléctrico respectivamente.
15.
SISTEMA DE GENERACION
Generador eléctrico: Son los elementos de la turbina encargados de
convertir la energía mecánica (en forma rotatoria), en energía eléctrica. La
electricidad producida en el generador baja por unos cables a la base de la torre,
para ser transformada (elevar la tensión y reducir intensidad) y enviada a la
red.
Cableado de Potencia: Transporta la energía eléctrica generada desde el
alternador hasta el transformador fuste, pasando por las distintas protecciones
de máxima o mínima tensión, sobre intensidad o frecuencia; evitando daños a
la red o a la propia turbina en caso de producirse contingencias en el
aerogenerador o red de distribución.
Transformador Interno: Se eleva la tensión de generación desde los 690,
hasta 20 KV, reduciendo la intensidad para disminuir el calentamiento de
cableado y reducir pérdidas eléctricas.
16.
SISTEMA HIDRAULICO
Grupo de presión: Se encarga de suministrar fluido hidráulico a una
presión determinada para permitir el accionamiento de sistemas de captación,
orientación o transmisión.
Conductos Hidráulicos: Canalizan el fluido hidráulico hasta el punto de
utilización.
Válvulas de control: Adaptan la presión y caudal del fluido en base al actuador
a accionar.
SISTEMA REFRIGERACION
Ventiladores: Funcionan a requerimiento del controlador para crear una
circulación de aire.
Intercambiadores de calor: Disipan el calor del componente a refrigerar
(generador, multiplicador o central hidráulica) hacia la corriente de aire creada
por los ventiladores.
17.
El aire al ser un fluido de pequeño peso específico, implica fabricar máquinas
grandes y en consecuencia caras. Su altura puede igualar a la de un edificio de
diez o más plantas, en tanto que la envergadura total de sus aspas alcanza la
veintena de metros, lo cual encarece su producción.
Un impacto negativo es el ruido producido por el giro del rotor, pero su efecto
no es mas acusado que el generado por una instalación de tipo industrial de
similar entidad, y siempre que estemos muy próximos a los molinos.
Otro impacto es sobre la flora, ya que la ejecución de un parque eólico, implica
movimientos de tierra, creación de taludes y otras operaciones que inciden
sobre la flora, caben minimizar este impacto procediendo con el máximo
cuidado, evitando abrir nuevos caminos, y, en la fase de restauración,
repoblando la zona movida con las especies que se encontraran antes del inicio
de las obras.
INCONVENIENTES DE LA ENERGIA
EOLICA
20.
Disco de hierro con un rodamiento de 0.5cm de radio
Dos imanes aro de ferrita
Dos tornillos de 5 y 7 pulgadas
Un acrílico
300 metros alambre de cobre
2 bombillos LED
Tuercas
Cable
MATERIALES UTILIZADOS
21.
CABLE DE COBRE
El cobre es el material más utilizado para conducir corriente eléctrica a
través de cables; muchas de las propiedades físicas y químicas del metal
hacen que sea ideal para dicha aplicación. Las propiedades de los cables
eléctricos se derivan de su componente principal, que es el cobre.
Los cables de cobre en función de su temple y construcción, se usan sobre:
1. Aisladores en líneas aéreas de distribución eléctrica.
2. En conexiones de neutros y puestas a tierra de equipos.
3. Sistemas eléctricos
4. Como conductores principales de cables eléctricos.
MATERIALES UTILIZADOS
22.
IMANES DE FERRITA
Están fabricados de ferrita de bario BaFe12O19)o de estroncio
(SrFe12O19) pueden ser isótropos y anisótropos.
Son componentes económicos y de calidad .
Están compuestos de aprox. un 80% de óxido de hierro (Fe2O3) y
aprox. un 20% de óxido de bario (BaO) u óxido de estroncio (SrO).
Las aplicaciones básicas de los imanes de ferrita son: motores,
generadores, electrónica (p.ej. altavoces, micrófonos, alarmas), juguetes
mecánicos y cerraduras magnéticas (muebles), separadores, elevadores y
mucho más, en particular donde lo permite el espacio constructivo
accesible y no se requiere miniaturización ni alta estabilidad térmica.
MATERIALES UTILIZADOS
23.
BOMBILLOS LED
Los ledes se usan como indicadores en muchos dispositivos y
en iluminación. Los primeros ledes emitían luz roja de baja intensidad,
pero los dispositivos actuales emiten luz de alto brillo en el espectro
infrarrojo, visible y ultravioleta.
Debido a sus altas frecuencias de operación son también útiles en
tecnologías avanzadas de comunicaciones. Los ledes infrarrojos también
se usan en unidades de control remoto de muchos productos comerciales
incluyendo televisores e infinidad de aplicaciones de hogar y consumo
doméstico.
MATERIALES UTILIZADOS
24.
PILAS TRIPLE A
Una pila AAA (pronunciada triple A) conocida también
como, LR03, 24A(ANSI/ANDE), R03, RX03, MN2400, AM4, UM4, HP16,
o micro, es una pila seca que tiene un uso común en dispositivos
electrónicos portátiles.
Las pilas AAA son utilizadas comúnmente en los pequeños dispositivos
electrónicos, como por ejemplo un mando a distancia de TV,
reproductores MP3 y cámaras digitales.
MATERIALES UTILIZADOS
25.
PRESUPUESTO
MATERIALES CANTIDAD PRECIO
DISCO DE HIERRO 1 $ 7,000
IMANES ARO DE FERRITA 2 $ 8,000
TORNILLOS 2 $ 500
ACRILICO 1 $ 8,000
ALAMBRE DE COBRE 300mt $ 30,000
LED 2 $ 100
TUERCAS 6 $ 600
CABLE 2mt $ 1,500
TOTAL $ 55,700.00
26.
1. Se toma el acrílico y se perforan 3 orificios.
2. Se arman los embobinados con el alambre de cobre
3. Se incrustan los rodamientos al disco de hierro
4. Soldar el cable a los embobinados
5. Se conectan los cables a los LED
6. Se realiza el montaje en el acrílico de los elementos ya
preparados.
7. Se realizan pruebas
PROCEDIMIENTO
27.
Al realizar la primera prueba, los bobinados fallaron ya que
cada bobinado contaba con un calibre de cobre muy delgado y
con pocas vueltas. Razón por la cual se recurre a usar un calibre
de cobre grueso y de mas metros.
Al realizar el anterior cambio y hacer la prueba nos damos
cuenta que los imanes están muy grandes para el tipo de
bobinado que estábamos usando, por tal razón se cambian los
imanes por unos mas delgados y pequeños.
Podemos concluir que los materiales utilizados en el montaje
debían ser proporcionales en tamaño y potencia el uno con el
otro para el adecuado funcionamiento del campo magnético.
OBSERVACIONES
29.
Se logro identificar los orígenes y primeros pensadores en los
sistemas de la energía eólica.
Se aplican los conocimientos adquiridos en clase, sobre los
temas relacionados con campos magnéticos, polaridad y
materiales conductores de energía. .
Se logra elaborar un modelo de transformador de energía
iónica en energía eléctrica, a través de materiales como el
cobre, e imanes de ferrita los cuales forman un campo
magnético generador de energía.
CONCLUSIONES
