generador eolico

INSTITUCIÓN EDUCATIVA NARANJALVereda Naranjal – Quimbaya Quindío

VFERIA DE LAS CIENCIAS Y LA TECNOLOGÍA 2011

GENERADOR EOLICO DE ELECTRICIDAD: EOLOELECTRICO

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EOLO ELÉCTRICO

GENERADOR EOLICO DE ELECTRICIDAD

Por

John Freddy Sánchez

José Alben Salinas

INSTITUCION EDUCATIVA NARANJAL

VEREDA NARANJAL QUIMBAYA

Agosto 2011




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EOLO ELÉCTRICOGENERADOR EOLICO DE ELECTRICIDAD

Énfasis del proyectoMEDIO AMBIENTE – CAMBIO CLIMATICO

PorJohn Freddy Sánchez

José Alben Salinas

AsesorJOSE NOE SANCHEZ SIERRA

Director de Grupo Grado 8º

INSTITUCION EDUCATIVA NARANJALVEREDA NARANJAL QUIMBAYA

Agosto 2011




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TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN.....................................................................................................1

JUSTIFICACION......................................................................................................2

OBJETIVOS.............................................................................................................3

MATERIALES Y RECURSOS..................................................................................4

MARCO TEÓRICO...................................................................................................5

METODOLOGÍA.....................................................................................................13

RESULTADOS.......................................................................................................14

CONCLUSIONES...................................................................................................14

BIBLIOGRAFIA......................................................................................................16

LOGISTICA............................................................................................................17




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INTRODUCCIÓN

El propósito de este trabajo es presentar una forma de generar electricidad empleando energías limpias, también conocidas como energías renovables, con el fin de fomentar la conciencia en el uso que le damos a la electricidad y los efectos provocados en el medio ambiente y los cambios climáticos producidos por el uso de energías convencionales o no renovables.

El objetivo principal de este trabajo es dar a conocer las ventajas de la producción de electricidad a partir de la energía eólica en especial en la Vereda Naranjal.

Este trabajo se ha desarrollado a partir de la investigación, de la consulta, de la toma de datos de velocidad del viento en varias partes de la Vereda Naranjal, con el análisis de las ventajas de la energía eólica en otros países y con el montaje de un pequeño generador de electricidad eólico.

Se debe aclarar que este proyecto no busca elaborar un generador eólico a nivel residencial o comercial, ya que no se cuentan con las herramientas, técnicas y presupuesto suficiente para el desarrollo al nivel mencionado.

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JUSTIFICACION

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Al observar las noticias, consultar internet, o simplemente al percibir los

cambios drásticos de temperatura que estamos experimentando no solo en

nuestra región sino en todo el planeta, nos hacemos varias preguntas ¿Qué

está pasando? ¿Qué es el cambio climático? Y ¿qué podemos hacer para

ayudar? Una primera respuesta es conocer para poder actuar.

El presente trabajo parte de la importancia del fomento del conocimiento de

las energías limpias para cuidar el medio ambiente y minimizar los efectos

del cambio climático en nuestro planeta, así como el aprovechar este tipo de

energías, en especial la energía eólica para producir electricidad a bajos

costos.

Gran cantidad de países a nivel mundial están volcando sus esfuerzos a la

producción de electricidad a partir de energías limpias, pues han visto los

efectos que ha producido en un tiempo relativamente corto en la historia del

hombre el empleo de energías convencionales o energías no renovables, el

petróleo se está acabando, el agua potable también, pero el viento, el sol, la

energía geotérmica están aquí y no se acaban, por eso la importancia de

este trabajo, y la tarea que tenemos tanto a corto, mediano y a largo plazo.

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OBJETIVOS

Objetivo General

Implementar un prototipo de generador de electricidad eólico para fomentar el uso de las energías limpias y conservación del medio ambiente.

Objetivos Específicos

1. Realizar un estudio de la velocidad del viento en varios sectores de la vereda para analizar la viabilidad del proyecto.

2. Identificar las características y ventajas del empleo de la energía eóli-ca.

3. Identificar las características de consumo de electricidad de una muestra de las viviendas del sector.

4. Describir las partes que componen un generador eólico de electrici-dad.

5. Construir un prototipo de generador de electricidad eólico.

6. Realizar mediciones de electricidad al prototipo creado.

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MATERIALES Y RECURSOS

A continuación se muestra una tabla con las herramientas y materiales que

se requieren para llevar a cabo este proyecto:

Materiales HerramientasMadera para maquetas Cautín

Puntillas Protoboard

Aspas Pinzas

Motor dc Pelacables

Bandas de caucho Serrucho

Poleas Segueta

Amplificadores operacionales Destornilladores

Resistencias de carbono Taladro

Reguladores de tensión Remachadora

Cables, entre otros. Calculadora

Anemómetro Computador

Otros recursos:

Espacio en varios lugares de la vereda para hacer las mediciones.

Sala de sistemas y biblioteca para hacer las consultas.

Asesoría de personal idóneo.

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MARCO TEÓRICO

El viento es una masa de aire en movimiento; esta masa de aire po-see energía mecánica que es proporcional a su velocidad y puede ser aprovechada en muchas aplicaciones y es lo que denominamos energía eólica.

La energía eólica ha sido utilizada por la humanidad desde tiempos muy remotos. Sus primeras aplicaciones fueron las velas de los bar-cos, de las que se tiene noticias en el año 5.000 a.C. en Egipto y Mesopotamia. Además, existen evidencias de que, antes de la era cristiana, los persas la usaron para la molienda de granos y el bom-beo de agua.

En Europa, en especial en los Países Bajos e Inglaterra, la energía eólica fue utilizada intensamente durante los siglos XVI y XVII a tra-vés de molinos de viento artesanales para la molienda de granos y bombeo de agua.

La energía eólica en la producción de electricidad

A diferencia de las otras aplicaciones citadas el uso del viento para producir electricidad es más reciente, las primeras experiencias datan del final del si-glo XIX; Charles F. Bruch construyó en Estados Unidos durante 1880 una turbina eólica de 12 kW para producir electricidad en corriente continua; esta energía se almacenaba en 12 baterías.

En Europa el precursor de la eólica fue el danés (francés para otros) Paul La Cour quien a partir de turbinas eólicas provocaba electrolisis para circuitos eléctricos a principios del siglo XX; durante las primeras décadas de este si-

glo Dinamarca conservó la tradición eólica e incluso hoy es el cuarto país del mundo en potencia instalada y el primero por número de ha-bitantes.

En la mitad del siglo XX un holandés, Johannes Jull introduce dos va-riaciones importantes, modifica los generadores para producir electri-cidad en corriente alterna y además diseña un aerogenerador que cambiaba la orientación en función de la dirección del viento para aprovechar con más intensidad la energía de éste.

Sin embargo, los grandes avances sobre la tecnología y el uso del viento como fuente energética se producen durante las tres últimas décadas.

5Charles F. Bruch




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Esto se debe, entre otras cosas, por un lado a la llamada crisis energética (ampliamente difundida entre fines de la década del 60 y comienzos de la del 70) y, por otro, a los efectos contaminantes que los hidrocarburos producen al medio ambiente.

En la actualidad, el país que lidera en cuanto a la explotación y uso de la energía eólica es Estados Unidos debido a importantes inversiones hechas durante la década del 80 y comienzos del 90, aunque actualmente sus pro-gramas de inversión han disminuido fuertemente.

Otros países como Inglaterra, Alemania, Dinamarca, España, India y China, se muestran más activos y cuentan con programas ambiciosos de inversión para el futuro inmediato.

En lo que se refiere a tecnología, en la actualidad se está promocionando aerogeneradores de hasta 1 MW de potencia como tecnología probada, mientras que el trabajo de desarrollo continúa avanzando y tratando de intro-ducir unidades cada vez de mayor capacidad.

En los países en desarrollo, excluyendo China e India, por el momento no se han anunciado grandes programas eólicos. Las razones de ello no necesa-riamente tienen que ver con la falta de interés por las fuentes alternas sino, con el hecho de que en su agenda de prioridades hay problemas más inme-diatos como la pobreza y el desempleo.

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Usos de la energía eólica

En principio, la energía eólica podría aplicarse a cualquier uso final puesto que la energía del viento es transformada y entregada a tra-vés del eje de la turbina en forma de energía mecánica, la cual even-tualmente podría utilizarse de muchas formas de acuerdo a la nece-sidad que se presente.

Como vimos, los principales usos de este recurso energético han sido: bombeo de agua, molienda de granos y generación de electrici-dad. Podemos decir que las dos primeras aplicaciones tienen muchos años en la historia de la humanidad, mientras que la generación de electricidad es un tema de mucha importancia actual.

El mayor aporte de la energía eólica en bombeo de agua ha sido para uso doméstico y abrevar ganado. Miles de pequeñas granjas en diversas partes del mundo y en especial en los estados Unidos, Australia, etc., pueden con-firmar esto; mientras que el bombeo de agua con fines de irrigación ha tenido una aplicación limitada, inclusive en los últimos años, en los que ha merecido una atención importante por parte de los grupos de desarrollo y cooperación técnica internacional.

La molienda de granos utilizando molinos de viento actualmente ha pasado a segundo plano.

Pocas instituciones o grupos de desarrollo hablan hoy de este tema. No obstante, existen interesantes nichos donde podría ser aún una alternativa apropiada, como es el caso de zonas rurales aisladas donde no hay otras alternativas que los grupos diesel o la molienda manual y donde, sin embargo, hay recursos eólicos aprovechables (es el caso de muchos comunidades de las zonas alto andinas).

Parques eólicos: energía renovable y rentable

Necesitamos fuentes de energía renovables que nos liberen de la ab-soluta dependencia del petróleo, un combustible fósil escaso y caro.

Otra cosa es que institucional y empresarialmente se haga lo sufi-ciente para potenciar la viabilidad, rentabilidad y, en última instancia, implantación masiva de las energías renovables y menos contami-nantes, pero nadie discute que la situación actual compromete el fu-turo económico y la sustentabilidad del planeta.

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Paul La Cour y su esposa




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El alza de precios de la gasolina, el fuel y otros combustibles derivados del petróleo no sólo abre los informativos de televisión, sino que se lleva un buen dinero (no previsto) de los consumidores, eleva la inflación, que a su vez en-carece los créditos que pagamos.

Desde una perspectiva medioambiental, esta crisis del petróleo po-dría haber tenido un efecto beneficioso: la reducción del consumo y el impulso de energías renovables, como la solar o la eólica. Pero to-dos sabemos que de eso, poco o nada.

El consumo de petróleo en el mundo no desciende y las energías re-novables, mucho más compasivas con el medio ambiente, siguen desempeñando un papel simbólico en la generación y consumo energético en nuestro planeta.

El reto del futuro es conseguir una fuente de energía barata, no con-taminante, renovable y accesible para todos los países del mundo, que permita a transporte, industrias y hogares mitigar la servil de-pendencia que hoy muestra ante el petróleo.

Hasta hace pocas décadas, la ciencia y la técnica no acertaban a ganar la batalla al dios Eolo para aprovechar la fuerza de los vientos y conseguir energía de forma rentable y en cantidad suficiente.

Fueron necesarios muchos años de estudios, experimentos y fraca-sos en prototipos de aerogeneradores hasta que, por fin, lograron al-zarse sobre colinas, playas y dehesas unos molinos que poco tienen que ver estéticamente con los que combatió Don Quijote, en La Mancha, pero que sirven para convertir la fuerza del viento en ener-gía eléctrica. Hoy parece que su utilidad y rentabilidad es incuestio-nable.

La primera entre las renovables

La energía eólica se aprovecha de dos formas bien diferenciadas. En una de ellas, sirve para que unas aerobombas -el modelo más común son los moli-nos multípara del tipo americano- saquen agua de los pozos sin más ayuda que el viento; en otra, los molinos incorporan un generador eléctrico y produ-cen corriente cuando sopla el viento; se llaman aerogeneradores.

Los molinos que generan energía eléctrica tienen tres palas.

Los aerogeneradores pueden producir energía eléctrica de dos formas: en conexión directa a la red de distribución convencional y de forma aislada.

La primera utiliza molinos de viento de gran potencia que vierten su energía a la red eléctrica. Conviven con este sistema las aplicaciones aisladas de ge-

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Molino gigante de Bruch




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neradores de pequeña o mediana potencia para usos domésticos o agríco-las: iluminación, pequeños electrodomésticos, bombeo, irrigación...

Los sistemas más desarrollados y rentables se denominan parques eólicos y consisten en agrupaciones de varios molinos que envían energía eléctrica a la red.

Para conseguirlo, no estamos hablando de alta tecnología: salvo las paletas de material ligero y las turbinas controladas por microproce-sador, los aerogeneradores comerciales no incorporan novedades sustanciales respecto a los que se construyeron hace 50 años. La energía eólica es, por tanto, un proyecto viejo que madura día a día.

Respeto al medio ambiente

El proceso de obtención de la energía eólica ha de ser coherente con el respeto medioambiental que predican sus promotores y debe suje-tarse a una normativa específica.

Antes de proyectar un parque eólico, por ejemplo, se hace obligatorio la realización de un estudio de impacto ambiental que determine su viabilidad; una instalación rentable puede perfectamente desestimar-se por los efectos negativos que ocasiona al entorno.

El estudio analiza el emplazamiento elegido, el tamaño de la instala-ción y la distancia entre el parque eólico y áreas sensibles, como asentamientos humanos y espacios naturales protegidos. Si no se

cumplen los requisitos, se deben detener las obras hasta ajustarlas a la nor-mativa. Asimismo, al finalizar la instalación y durante la explotación se deben presentar informes medioambientales periódicos.

Y cuando termina la vida útil de los aerogeneradores (se estima en unos 25-30 años), y en caso de que no continúe la actividad productiva, se deben reti-rar los molinos y revegetarse el hueco que dejaron, en el que quedarán ente-rrados las zapatas y los cables.

El debate sobre la energía del viento

La proliferación de parques eólicos está provocando reacciones so-ciales muy encontradas en algunas partes del mundo. Y, como casi siempre ocurre, muchas de ellas están justificadas.

Comenzando por lo quizá más anecdótico, el viento es un buen transmisor del ruido y en algunas poblaciones cercanas a los par-

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Aerogeneradores en California




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ques eólicos se han recogido quejas por el aumento de la contaminación acústica, aunque hay quien señala que el ruido procede más del propio vien-to que de los molinos.

Lo innegable es que la instalación de un parque de estos molinos produce impactos ecológicos y paisajísticos en el terreno en que se asienta. Se re-quiere, y normalmente ocurre en espacios aislados y de gran valor ecológico, el movimiento de tierras y la construcción de carreteras y pistas de acceso al parque eólico, cuando antes sólo había sendas naturales y de nulo impacto medioambiental.

Donde se han instalado, la normativa establece que las zonas excavadas du-rante la obra han de cubrirse con tierra vegetal. Y que al finalizar la instala-ción de los molinos se ha de iniciar el plan de revegetación y recuperación de suelos, con la siembra de especies autóctonas de crecimiento rápido.

Hoy, los aerogeneradores se construyen de un tamaño lo más reducido posi-ble y se pintan con colores que perturben menos el paisaje, aunque su pre-sencia en modo alguno pasa desapercibida.

Pero lo que más preocupa a ecologistas y defensores de la naturaleza es la negativa repercusión de estos molinos de viento en las aves.

En todo estudio previo a la instalación de un parque eólico, se ha de reflejar la presencia y el paso de aves, acompañado por un inventario de especies. La muerte de las aves se produce cuando chocan contra las aspas del mo-lino y por electrocución con las líneas de alta tensión.

En defensa de los molinos de viento, cabe señalar que, según algu-nas opiniones, las aves (incluso las especies migratorias) se acos-tumbran a la existencia de las palas y las evitan en su trayectoria, como hacen con los árboles y otros obstáculos naturales.

Con las líneas de alta tensión el problema es más complicado, ya que las aves chocan contra los cables porque no los ven en pleno vuelo, lo que se intenta evitar con elementos que destaquen las lí-neas, como cintas, balones o espirales.

La colocación de estos cables de alta tensión también ha de estudiar-se: irán en paralelo con las líneas de aerogeneradores haciendo co-rredores por donde puedan pasar las aves.

Y en caso necesario, se puede obligar a los promotores del parque eólico a enterrar los cables.

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METODOLOGÍA

Partes del aerogenerador

Comencemos un poco por las partes que tiene el sistema:- Aspas. Necesitamos algo que de vueltas para poder transmitir el movimien-to que va a provocar el viento a...- Un generador. Este puede ser tanto una dinamo de bici, un alternador de coche o un motor eléctrico que desguacemos de algún aparato electrónico.- Un rectificador. El generador va a sacarnos una corriente alterna. Para po-der almacenarla y utilizarla tenemos que convertirla en continua. El sistema que convierte de alterna en continua se llama rectificador. El rectificador nos va a sacar la corriente en continua, pero al mismo voltaje que nos da el gene-rador. El voltaje deberemos limitarlo a uno en concreto con un...- Regulador. Este aparato lo que hace es limitar el voltaje para poder cargar adecuadamente una batería o para poder alimentar unos LEDs.- Batería. Esto nos va a permitir utilizar la corriente de manera continua y no dependiendo de si en ese momento hay viento o no. Normalmente se utilizan baterías de coche de 12V.- Inversor. Este aparato va a convertir la corriente continua que nos da la ba-tería a 120V de alterna, que es lo que consumen los aparatos comerciales y lo que sale por el enchufe de casa.

Aquí sigue el trabajo, faltan cosas…

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RESULTADOS

Hasta el momento no se han obtenido los resultados de generación de

electricidad, debido a las fases de construcción, pues estamos en el proceso

de ensamblaje de las partes. Hemos logrado la construcción del

aerogenerador nos hace falta el proceso de prueba en la parte de

generación.

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CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES

Llegamos a la conclusión de que si se hicieran más generadores eólicos se

haría energía limpia y sin dañar el medio ambiente y se horraría dinero, pero

esto depende también de nuestra conciencia en el uso que le demos a la

electricidad.

En nuestra vereda Naranjal hay bastante viento que se puede aprovechar

para poder generar electricidad, es importante ser realistas, nuestro

generador no podrá suplir las necesidades de electricidad de una vivienda,

pero trabajando más en él se mejorará al fin de conseguir manejar la

iluminación de nuestras casas, a la par, también tenemos que trabajar por

concientizar a las personas en el uso que le dan a la electricidad.

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BIBLIOGRAFIA

HERNANDEZ M., Jorge E., GONZALEZ G., Felipe. “Curso Práctico de Electricidad – Proyectos – Volumen 3” Editorial Cekit S.A. Pereira, Colombia 1996.

ROJAS, William. “Laboratorio de Introducción a la Electrónica” Editorial Cekit S. A. Pereira, Colombia 1988

http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/rc-74/rc-74.htm

http://revista.consumer.es/web/es/20001101/medioambiente/30063.php

http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Energia_EolicaUsos.htm

http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujodegases/energiaeolica/energiaeolica.html

http://www.k12science.org/curriculum/weatherproj2/es/docs/anemometro.shtml

http://www.eoliccat.net/energia-eolica/preguntes-frequeents.html?L=1

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http://www.eoliccat.net/energia-eolica/preguntes-frequeents.html?L=1





http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Energia_EolicaUsos.htm




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LOGISTICA

Aquí se debe explicar lo que se necesita para la exposición del proyecto, en

este caso se requiere para exponer el generador eólico, situarse en un

espacio abierto, donde llegue el viento, además se requiere:

Espacio abierto

Dos mesas

Dos sillas

Buena iluminación

Lugar de buena ventilación

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generador eolico

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