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UNIDAD EDUCATIVA ANTONIO NEUMANE
TEMA:
CONSTRUCCION DE GENERADOR EOLICO CASERO
NOMBRES:
Caisa Toledo Érica Sulay
Guerra Galarza Nadia Ivanova
Moreno Palacios Diego David
Paz López Dennis Paul
Sampedro Giler Francisco Gonzalo
Vera Almachi Kevin Jahir
NOMBRE DE PROFESOR:
Diego Fernando Romero
CIUDAD:
Santo Domingo
FECHA DE ENTREGA:
Lunes 27 de diciembre del 2010
AGRADECIMIENTOS.-
Agradecemos a Dios que nos brinda la salud y sabiduría para lograr concluir con este proyecto en
el tiempo que se nos ha asignado.
Se agradece a los padres de familia de cada uno de los integrantes por el apoyo desinteresado y el
apoyo económico que brindaron.
Se agradece al Ing. Djalma Paz por permitirnos realizar nuestro proyecto en su hogar como
centro de reuniones y de trabajos.
También se agradece de manera especial al señor Benito Armijos quien desinteresadamente
colaboro con la fabricación del generador eólico, prestando sus conocimientos básicos.
En todo momento hubo la colaboración de cada integrante del grupo, también se les agradece a
ellos por su participación en este trabajo.
Y por ultimo un agradecimiento al Lic. Diego Romero por guiarnos en el desarrollo de nuestra
investigación de temas relacionados a la energía.
DEDICATORIA.-
Este experimento sobre la energía eólica está dedicado a cada uno de nuestros padres que nos
apoyaron a concluir con el mismo.
También está dedicado a Dios el ser supremo que nos brindo la salud y la perseverancia de dar
todo nuestro esfuerzo y así llenar cada espacio que nos quedaba por completar para finalizarlo.
Además dedicamos este trabajo a nuestros maestros que con su dedicación esmero y aporte
valioso al desarrollo como personas e intelectualmente han sembrado en nosotros sus vastos
conocimientos de mucha importancia para luego cosechar en nosotros frutos como verdaderos
hombres productivos y de bien
OBJETIVOS.-
Objetivos generales:
Entender sobre la ley de la conservación de la energía por medio de la energía eólica.
Objetivos específicos:
Conocer cómo trabaja la energía eólica y como se la puede conseguir.
Realizar un experimento usando este tipo de energía renovable.
Entender sobre cómo se genera otros tipos de energías usando la energía eólica.
FUNDAMENTO TEORICO.-
¿Qué es energía?
Energía es la capacidad de un cuerpo para realizar algún trabajo o ponerse en movimiento.
La energía también es una magnitud física que se presenta bajo diversas formas, está involucrada
en todos los procesos de cambio de Estado físico, se transforma y se transmite, depende del
sistema de referencia y fijado éste se conserva. Por lo tanto todo cuerpo es capaz de poseer
energía, esto gracias a su movimiento, a su composición química, a su posición, a su temperatura,
a su masa y a algunas otras propiedades. En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se
dan varias definiciones de energía, por supuesto todas coherentes y complementarias entre sí,
todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo. En la física, la ley universal de
conservación de la energía, que es la base para el primer principio de la termodinámica, indica
que la energía ligada a un sistema aislado permanece en el tiempo. No obstante, la teoría de la
relatividad especial establece una equivalencia entre masa y energía por la cual todos los cuerpos,
por el hecho de estar formados de materia, contienen energía; además, pueden poseer energía
adicional que se divide conceptualmente en varios tipos según las propiedades del sistema que se
consideren. Por ejemplo, la energía cinética se cuantifica según el movimiento de la materia, la
energía química según la composición química, la energía potencial según propiedades como el
estado de deformación o a la posición de la materia en relación con las fuerzas que actúan sobre
ella y la energía térmica según el estado termodinámico.
La energía no es un estado físico real, ni una "sustancia intangible" sino sólo una magnitud
escalar que se le asigna al estado del sistema físico, es decir, la energía es una herramienta o
abstracción matemática de una propiedad de los sistemas físicos. Por ejemplo, se puede decir que
un sistema con energía cinética nula está en reposo.
Se utiliza como una abstracción de los sistemas físicos por la facilidad para trabajar con
magnitudes escalares, en comparación con las magnitudes vectoriales como la velocidad o la
posición. Por ejemplo, en mecánica, se puede describir completamente la dinámica de un sistema
en función de las energías cinética, potencial, que componen la energía mecánica, que en la
mecánica newtoniana tiene la propiedad de conservarse, es decir, ser invariante en el tiempo.
ALGUNOS TIPOS DE ENERGIAS:
¿Qué es la energía potencial?
Es la energía que se le puede asociar a un cuerpo o sistema conservativo en virtud de su posición
o de su configuración. Si en una región del espacio existe un campo de fuerzas conservativo, la
energía potencial del campo en el punto (A) se define como el trabajo requerido para mover una
masa desde un punto de referencia (nivel de tierra) hasta el punto (A). Por definición el nivel de
tierra tiene energía potencial nula. Algunos tipos de energía potencial que aparecen en diversos
contextos de la física son:
La energía potencial gravitatoria: asociada a la posición de un cuerpo en el campo gravitatorio.
La energía potencial gravitatoria de un cuerpo de masa m en un campo gravitatorio constante
viene dada por: Ep = mgh donde h es la altura del centro de masas respecto al cero convencional
de energía potencial.
La energía potencial electrostática: V de un sistema se relaciona con el campo eléctrico
mediante la relación: E = -gV siendo E el valor del campo eléctrico.
La energía potencial elástica: asociada al campo de tensiones de un cuerpo deformable.
La energía potencial puede definirse solamente cuando existe un campo de fuerzas que es
conservativa, es decir, que cumpla con alguna de las siguientes propiedades:
El trabajo realizado por la fuerza entre dos puntos es independiente del camino recorrido.
El trabajo realizado por la fuerza para cualquier camino cerrado es nulo.
Cuando el rotor de F es cero (sobre cualquier dominio simplemente conexo).
Se puede demostrar que todas las propiedades son equivalentes. En estas condiciones, la energía
potencial en un punto arbitrario se define como la diferencia de energía que tiene una partícula en
el punto arbitrario y otro punto fijo llamado "potencial cero".
¿Qué es energía cinética?
La energía cinética de un cuerpo es una energía que surge en el fenómeno del movimiento. Está
definida como el trabajo necesario para acelerar un cuerpo de una masa dada desde el reposo
hasta la velocidad que posee. Una vez conseguida esta energía durante la aceleración, el cuerpo
mantiene su energía cinética salvo que cambie su rapidez o su masa. Para que el cuerpo regrese a
su estado de reposo se requiere un trabajo negativo de la misma magnitud que su energía cinética.
La energía cinética puede ser entendida mejor con ejemplos que demuestren cómo ésta se
transforma de otros tipos de energía y a otros tipos de energía. Por ejemplo un ciclista quiere usar
la energía química que le proporcionó su comida para acelerar su bicicleta a una velocidad
elegida. Su rapidez puede mantenerse sin mucho trabajo, excepto por la resistencia del aire y la
fricción. La energía convertida en una energía de movimiento, conocida como energía cinética
pero el proceso no es completamente eficiente y el ciclista también produce calor.
La energía cinética en movimiento de la bicicleta y el ciclista pueden convertirse en otras formas.
Por ejemplo, el ciclista puede encontrar una cuesta lo suficientemente alta para subir, así que
debe cargar la bicicleta hasta la cima. La energía cinética hasta ahora usada se habrá convertido
en energía potencial gravitatoria que puede liberarse lanzándose cuesta abajo por el otro lado de
la colina. Alternativamente el ciclista puede conectar una dínamo a una de sus ruedas y así
generar energía eléctrica en el descenso. La bicicleta podría estar viajando más despacio en el
final de la colina porque mucha de esa energía ha sido desviada en hacer energía eléctrica. Otra
posibilidad podría ser que el ciclista aplique sus frenos y en ese caso la energía cinética se estaría
disipando a través de la fricción en energía calórica.
Los carros de una montaña rusa alcanzan su máxima energía
cinética cuando están en el fondo de su trayectoria. Cuando
comienzan a elevarse, la energía cinética comienza a ser
convertida a energía potencial gravitacional, pero, si se asume
una fricción insignificante y otros factores de retardo, la
cantidad total de energía en el sistema sigue siendo constante.
¿Qué es energía hidráulica?
Se denomina energía hidráulica o energía hídrica a aquella que se obtiene del aprovechamiento
de las energías cinética y potencial de la corriente del agua, saltos de agua o mareas. Es un tipo de
energía verde cuando su impacto ambiental es mínimo y usa la fuerza hídrica sin represarla, en
caso contrario es considerada sólo una forma de energía renovable.
Se puede transformar a muy diferentes escalas, existen desde hace siglos pequeñas explotaciones
en las que la corriente de un río mueve un rotor de palas y genera un movimiento aplicado, por
ejemplo, en molinos rurales. Sin embargo, la utilización más significativa la constituyen las
centrales hidroeléctricas de represas, aunque estas últimas no son consideradas formas de energía
verde por el alto impacto ambiental que producen.
Cuando el Sol calienta la tierra, además de generar corrientes de aire, hace que el agua de los
mares, principalmente, se evapore y ascienda por el aire y se mueva hacia las regiones
montañosas, para luego caer en forma de lluvia. Esta agua se puede colectar y retener mediante
presas. Parte del agua almacenada se deja salir para que se mueva los álabes de una turbina
engranada con un generador de energía eléctrica.
Estas características hacen que sea significativa en regiones donde existe una combinación
adecuada de lluvias, desniveles geológicos y orografía favorable para la construcción de represas.
La energía hidráulica se obtiene a partir de la energía potencial y cinética contenida en las masas
de agua que transportan los ríos, provenientes de la lluvia y del deshielo. El agua en su caída
entre dos niveles del cauce se hace pasar por una turbina hidráulica la cual trasmite la energía a
un alternador el cual la convierte en energía eléctrica.
¿Qué es energía eólica?
Energía eólica es la energía obtenida del viento, es decir, la energía cinética generada por efecto
de las corrientes de aire, y que es transformada en otras formas útiles para las actividades
humanas. El término eólico viene del latín Aeolicus, perteneciente o relativo a Eolo, dios de los
vientos en la mitología griega. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para
mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus
aspas. La energía eólica es un recurso abundante, renovable, limpio y ayuda a disminuir las
emisiones de gases de efecto invernadero al reemplazar termoeléctricas a base de combustibles
fósiles, lo que la convierte en un tipo de energía verde. Sin embargo, el principal inconveniente es
su intermitencia.
La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que se desplazan
de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades
proporcionales al gradiente de presión. Los vientos son generados a causa del calentamiento no
uniforme de la superficie terrestre por parte de la radiación solar, entre el 1 y 2% de la energía
proveniente del sol se convierte en viento. De día, las masas de aire sobre los océanos, los mares
y los lagos se mantienen frías con relación a las áreas vecinas situadas sobre las masas
continentales.
Los continentes absorben una menor cantidad de luz solar, por lo tanto el aire que se encuentra
sobre la tierra se expande, y se hace por lo tanto más liviana y se eleva. El aire más frío y más
pesado que proviene de los mares, océanos y grandes lagos se pone en movimiento para ocupar el
lugar dejado por el aire caliente. Para poder aprovechar la energía eólica es importante conocer
las variaciones diurnas y nocturnas y estacionales de los vientos, la variación de la velocidad del
viento con la altura sobre el suelo, la entidad de las ráfagas en espacios de tiempo breves, y
valores máximos ocurridos en series históricas de datos con una duración mínima de 20 años. Es
también importante conocer la velocidad máxima del viento. Para poder utilizar la energía del
viento, es necesario que este alcance una velocidad mínima que depende del aerogenerador que
se vaya a utilizar pero que suele empezar entre los 3 m/s y los 4 m/s, y que no supere los 25 m/s.
La energía del viento es utilizada mediante el uso de máquinas eólicas capaces de transformar la
energía eólica en energía mecánica de rotación utilizable, ya sea para accionar directamente las
máquinas operatrices, como para la producción de energía eléctrica. En este último caso, el
sistema de conversión, es conocido como aerogenerador.
La energía eólica es una forma indirecta de energía solar, ya que son las diferencias de
temperaturas y de presiones en la atmósfera, provocadas por la absorción de la radiación solar, las
que ponen al viento en movimiento.
La potencia del viento depende principalmente de 3 factores: Área por donde pasa el viento
(rotor), densidad del aire y velocidad del viento.
El viento se está mostrando como un recurso energético seguro y económico en las instalaciones
situadas principalmente en Europa, los EE.UU. y la India. Los avances tecnológicos de los
últimos cinco años han colocado a la energía eólica en posición de competir, en un futuro
próximo, con las tecnologías de generación de energía convencionales. El coste de producción de
electricidad por la acción del viento en Europa ha disminuido en los últimos 15 años
aproximadamente en un 80%, de 0,5 ECU a menos de 0,1 ECU por kWh. En algunos casos
incluso se han indicado costes de hasta 0,06 ECU por kWh. Al mismo tiempo, la capacidad
instalada ha aumentado enormemente, desde menos de 100 MW hasta 2000 MW en este último
año. En comparación, el coste de producción actual de las plantas nucleares y de combustible
fósil en Europa oscila entre 0.04 y 0,08 ECU por kWh. En 1995, las turbinas eólicas generaron 7
TWh de electricidad, lo que constituye aproximadamente el 0,06% de la producción total de
electricidad en el mundo.
Estas reducciones de coste tan importantes se han conseguido gracias al desarrollo de turbinas
eólicas más seguras, más eficientes y más baratas, en combinación con la producción de turbinas
más grandes y con una expansión del mercado. Durante los últimos diez años el precio de las
turbinas eólicas ha disminuido en un 5% cada año, mientras que al mismo tiempo el rendimiento
ha aumentado en un 30%. El diez por ciento de las turbinas eólicas producidas en 1993 tuvo un
rendimiento específico (kWh generados por año por metro cuadrado de área de rotor) de más de
100 kWh.m-2.año-1, lo que es más del doble de la cantidad conseguida por un modelo antiguo de
55 Kw Con todo, aún parece haber posibilidades de mejora. La I+D sobre turbinas eólicas
concentra la mayor parte de sus esfuerzos en la investigación básica aeroacústica, aeroelástica y
aerodinámica, en el desarrollo de alabes flexibles, mástil y suspensión flexibles, y en la
aplicación de materiales más ligeros. Una innovación importante es la implantación de sistemas
de velocidad variable y generadores de accionamiento directo, lo que disminuye el número de
piezas de la máquina, elimina la caja de cambio (tradicionalmente una parte vulnerable de la
turbina) y aumenta el rendimiento de la misma. Aplicando estos y otros desarrollos se espera que,
en los próximos diez años, el coste de la energía producida por las turbinas eólicas consiga
igualar el valor de coste más bajo obtenido por las plantas de energía convencionales.
DESCRIPCION DEL EXPERIMENTO.-
Esquema:
1. Ventilador de
computador
2. Taladro
3. Brocas (3mm)
4. Base de madera
(40cm x 20cm)
5. Multímetro
6. Cautín
7. Navaja
8. Destornilladores
9. Dínamo
10. Cables (rojo y
negro )
11. Tornillos
(pequeños)
12. Lets
13. Alambre de cobre
14. Soporte metálico
15. Secadora
Procedimientos de ensamblaje y desarrollo del experimento:
1. Primero taladrar 4 agujeros, 2 en la parte posterior y 2 en la parte anterior todos separados
a la misma distancia en el soporte metálico para luego insertar el alambre de cobre q va a
sostener a la dinamo con el soporte.
2. Ajustar el alambre a la dínamo para lograr fijarlo al soporte.
3. Soldar los cables a los terminales de la dínamo con la pasta de soldadura, el alambre de
estaño y el cautín.
4. Acoplar el ventilador de computador a la dinamo (si es necesario usar un tubo pequeño de
plástico para ajustar la hélice).
5. Fijar el soporte metálico a la base de madera agujereándola con la navaja para luego
ajustarla con tornillos.
6. Ajustar los tornillos con el destornillador para que el soporte no se mueva.
7. Fijar los cables al soporte con taipe y también a la base de madera.
8. Colocar los lets a la bornera de conexiones.
9. Conectar los cables usando los conectores machos y hembras a la bornera de conexiones
para que la dinamo logre encenderlos.
10. Usar la secadora de cabello para simular el aire sobre la elice de la dinamo y así generar la
energía eólica.
11. Se puede conectar todos los lets a la vez o uno por uno.
CONCLUSIONES.-
El movimiento constante de la hélice que está sujeta a la dinamo genera energía eléctrica
la cual es enviada a través de los cables y llega a encender los focos de luces.
La energía en este procedimiento se puede decir que se conserva hasta que llega a su
destino.
Mientras mayor sea la velocidad del viento más cantidad de energía es liberada hacia las
luces pero si la energía es demasiado alta estos pueden quemarse y el dínamo también.
Si se usa un dinamo pequeño la rotación de la hélice debe ser menor ya que si se gira
demasiado rápido la energía liberada puede quemar al dinamo pero si el dinamo es mas
grande va a necesitar mayor rotación para generar la energía necesaria ya que cada
dinamo tiene una capacidad de volteos.
La energía eólica es una energía renovable y que cuida el medio ambiente.
Esta energía debe ser aplicada a los países como fuente de energía para todos.
Los lets de color rojo son más beneficiosos para estos tipos de energía ya que no usan
mucha electricidad.
Cada dinamo tiene una capacidad de energía es decir si se le aplica demasiado viento
puede que se queme.
La energía cinética del viento hace que las hélices giren y esta energía cinética se
transforma aplicando la ley de la conservación de la energía que nada se destruye ni se
crea solo se transforma y esta se transforma en energía eléctrica.
RECOMENDACIONES.-
Algunas recomendaciones para este proyecto en las cuales la seguridad personal está inmersa
son:
Ordenar el lugar de trabajo y separando los diferentes materiales que tenemos ya que nos
permitirá realizar nuestro trabajo de una forma eficiente.
Evitar el uso de aspas metálicas ya que al momento de empezar a girarlas con el soplador
de cabello ya que pueden llegar a hacerse cortes en la piel.
Limar la base metálica luego de agujerearla para evitar que se pelen los cables o algún
daño físico.
No colocar demasiada pasta de soldadura ya que si esta está en exceso no se logra soldar
por completo, por lo tanto retirar los restos sobrantes de la misma.
Para lograr encontrar los materiales de este experimento es mejor buscarlos en tiendas
electrónicas. Pero la dinamo es mejor buscarlo en lugares donde rebobinan o tiendas de
bicicletas y motos.
Tomando en cuenta que estamos trabajando con electricidad tener cuidado y verificar
antes de poner a prueba el experimento que las conexiones estén bien y que no se crucen
los cables ya que podría causar un corto circuito
Es preferible no poner en la mesa de trabajo líquidos o comidas ya que podría dañar los
materiales
BIBLIOGRAFIA.-
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_cin%C3%A9tica
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_potencial
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa_e%C3%B3lica
http://es.wikipedia.org/wiki/Energ%C3%ADa
