CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE UN GENERADOR EÓLICO (AEROGENERADOR) PARA PRODUCIR ENERGÍA ELÉCTRICA

Facultad de Ingeniería Escuela de Mecánica Eléctrica

CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE UN GENERADOR EÓLICO (AEROGENERADOR) PARA PRODUCIR ENERGÍA ELÉCTRICA

DOCENTE

Dr. Ing. Ricardo Prado Gardini AUTORES

QUISPE CAMPOS RONAL R

ASIGNATURA Electromagnetismo Trujillo, Perú 2013

ÍNDICE

1 INTRODUCCIÓN ........................................................................................................ 1 2 ANTECEDENTES ANTECEDENTES ....................................................................................................... 2 3 REALIDAD PROBLEMÁTICA ..................................................................................... 3 4 OBJETIVOS OBJETIVOS ................................................................................................................ 4 4.1 OBJETIVO OBJETIVO GENERAL ....................................................................................... 4 4.2 OBJETIVOS OBJETIVOS ESPECÍFICOS ESPECÍFICOS .............................................................................. 4 5 EL CUERPO ............................................................................................................... 5 5.1 MARCO TEÓRICO ............................................................................................ 5 5.1.1 QUÉ ES ENERGÍA EÓLICA ................................................................... 5 5.1.2 AEROGENERADOR AEROGENERADOR .............................................................................. 6 5.1.3 VARIACIONES DIURNAS, NOCTURNAS Y ESTACIONALES DE LOS VIENTOS EN PERÚ ................................................................................................... 8 5.1.4 ESTUDIO SOBRE LAS VENTAJAS ..................................................... 10 5.2 CONSTRUCCIÓN CONSTRUCCIÓN DEL GENERADOR GENERADOR EÓLICO.............................................. 11 5.2.1 PARTES ............................................................................................... 11 5.2.2 CONSTRUCCIÓN DEL CIRCUITO PARA LA DEMOSTRACIÓN ......... 12 6 CONCLUSIONES: CONCLUSIONES: .................................................................................................... 13 7 BIBLIOGRAFÍA BIBLIOGRAFÍA ......................................................................................................... 14 8 ANEXOS................................................................................................................... 15

i

CONSTR CONSTRUC UCCI CI N DE DE UN UN PRO PROTOT TOTIP IPO O DE DE GEN GENERA ERADO DOR R E LICO LICO

ELECTROMAGNETISMO

1 INTRODUCCIÓN Se denomina energía renovable a la energía que se obtiene de fuentes naturales virtualmente inagotables, ya sea por la inmensa cantidad de energía que contienen, o porque son capaces de regenerarse por medios naturales. Entre las energías renovables se cuentan la eólica, geotérmica, hidroeléctrica, mareomotriz, solar, undimotriz, la biomasa y los biocombustibles. 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. Su principal inconveniente es la intermitencia del viento. El viento es energía en movimiento. movimie nto. El ser humano ha utilizado esta energía de diversas maneras a lo largo de su historia: barcos a vela, molinos, extracción de agua de pozos subterráneos. En la actualidad, el viento se usa también para producir electricidad. Al soplar, el viento mueve las aspas de un molino. Esta energía cinética se transforma, mediante un generador, en energía eléctrica. En algunos países, como Dinamarca y Alemania, existen granjas eólicas, en las que cientos de molinos son impulsados por el viento, produciéndose electricidad suficiente para alimentar ciudades completas.

INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

Página 1


ELECTROMAGNETISMO

2 ANTECEDENTES Fue en el año 1802 cuando Lord Kelvin trató de asociar un generador eléctrico a un aeromotor para la producción de energía eléctrica. En Francia, en 1929, se construyó un generador eléctrico 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. En 1941 los estadounidenses y más concretamente la NASA construyó un bipala de 53 m de diámetro, previsto para una potencia máxima de 1.250 kW En Alemania se construyó entre 1955 y 1957 un aerogenerador de dos palas de 34 metros de diámetro, de fibra de vidrio, a 80 Km. al este de Stuttgart Dinamarca construyó en 1957 el "Gedser Mill", hélice de tres palas de 24 metros de diámetro que funcionó hasta 1968. Producía 200 kW con una velocidad del viento en el eje de la máquina de 15 m/s Hacia el año 1920 la energía eólica obtiene cierto éxito, pues había trescientos constructores de estos aparatos. El estudio en los campos de la aerodinámica permitió alcanzar enormes progresos en los aeromotores, esto hasta el año 1961; desgraciadamente en ese año el precio del petróleo bajó, poniendo al kilowatt "eólico" a precios inaccesibles. Todas las máquinas fueron desmontadas y vendidas al precio de chatarra.


Página 2


ELECTROMAGNETISMO

3 REALIDAD PROBLEMÁTICA

En Trujillo y en varias partes del Perú existen zonas con limitaciones de recursos que no cuentan con Energía Eléctrica. Mayormente esto se dan en lugares de altura o alejadas de la ciudad y es donde el aire sopla muy fuerte y podríamos utilizar ese viento generado, para producir energía eléctrica con la implementación de un Generador Eólico.


Página 3


ELECTROMAGNETISMO

4 OBJETIVOS 4.1 OBJETIVO GENERAL Construir un prototipo de un generador eólico y conectarlo a un circuito para demostrar la generación de energía eléctrica.

4.2 OBJETIVOS ESPECÍFICOS    

Recopilar información de generadores eólicos. Identificar las partes principales de un generador eólico. Integrar todas las partes para la construcción del generador eólico. Construir el circuito eléctrico.


Página 4


ELECTROMAGNETISMO

5 EL CUERPO 5.1 MARCO TEÓRICO 5.1.1 QUÉ ES ENERGÍA EÓLICA La energía eólica es una forma indirecta de la energía solar ya que se produce como

consecuencia de la energía cinética del viento y éste es efecto de las diferencias de temperatura y presión de la atmósfera originada por la radiación del sol. La energía eólica se empieza a utilizar para producir electricidad durante el siglo pasado aunque siempre aplicada a instalaciones de pequeño tamaño y principalmente orientado al autoconsumo. La busca de alternativas al modelo energético convencional hizo, en la década de los noventa, que la energía eólica cobrara importancia por sus ventajas medioambientales. Desde entonces este tipo de energía se ha desarrollado tecnológicamente demostrando su viabilidad en términos económicos y reafirmándose como energía de futuro.

La energía eólica es actualmente la energía renovable con mayor crecimiento y representa ya una gran parte de la producción eléctrica. Nuestro país es uno de los mayores productores de energía eólica a nivel mundial y el estudio de las condiciones de viento en todo el territorio nacional está permitiendo la implantación progresiva de parques eólicos conectados a la red eléctrica en la mayoría de las comunidades autónomas.


Página 5


ELECTROMAGNETISMO

5.1.2 AEROGENERADOR Un aerogenerador es un generador eléctrico movido por una turbina accionada por el

viento (turbina eólica). Sus precedentes directos son los molinos de viento que se empleaban para la molienda y obtención de harina. En este caso, la energía eólica, en realidad la energía cinética del aire en movimiento, proporciona energía mecánica a un rotor hélice que, a través de un sistema de transmisión mecánico, hace girar el rotor de un generador, normalmente un alternador trifásico, que convierte la energía mecánica rotacional en energía eléctrica. Existen diferentes tipos de aerogeneradores, dependiendo de su potencia, la disposición de su eje de rotación, el tipo de generador, etc. Los aerogeneradores pueden trabajar de manera aislada o agrupados en parques eólicos o plantas de generación eólica, distanciados unos de otros, en función del impacto ambiental y de las turbulencias generadas por el movimiento de las palas. Para aportar energía a la red eléctrica, los aerogeneradores deben estar dotados de un sistema de sincronización para que la frecuencia de la corriente generada se mantenga perfectamente sincronizada con la frecuencia de la red. Esquema de un aerogenerador eólico (Figura 10.3): 1. Suelo 2. Conexión a la red eléctrica 3. Torre de contención 4. Escalera de acceso 5. Sistema de orientación 6. Góndola 7. Generador 8. Anemómetro 9. Freno 10. Transmisión 11. Palas 12. Inclinación de la pala hacia la derecha 13. Buje Figura 10.3 INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA

Página 6

CONSTR CONSTRUC UCCI CI N DE DE UN UN PRO PROTOT TOTIP IPO O DE DE GEN GENERA ERADO DOR R E LICO LICO 5.1.2.1

ELECTROMAGNETISMO

Aerog enerador con trasmisión neum ática

El molino de viento acciona un compresor de aire. El bombeo de agua se realiza por medio de un elevador de aire comprimido. Este tipo de aerogenerador le permite estar instalado a una cierta distancia del pozo. Otra ventaja de este tipo de bomba es que no tiene ninguna pieza en movimiento dentro del pozo. 5.1.2.2

A e r o g e n e r ad a d o r c o n t r as as m i s i ó n r o t a t i v a

El rotor transmite su energía por medios mecánicos su movimiento de rotación a una bomba rotativa, por po r ejemplo a una bomba centrifuga o a una bomba de tornillo. Ambos Ambo s casos son utilizados para volúmenes grandes y para desniveles pequeños. 5.1.2.3

Aero gen erado r accio nand o un g enerad or elé ctr ico

Los generadores eólicos de electricidad son utilizados algunas veces para accionar electrobombas hidráulicas, sin necesidad de estar conectadas a la red. Caso la conexión a la red exista, solo deberá ser usada en ausencia de viento suficiente. Este tipo de transmisión también da libertad para colocar el molino de viento en la mejor posición, independientemente del lugar donde se encuentra el pozo. 5.1.2.4

Aerog enerador con transm isión hid ráulica

Se han desarrollado varias experiencias con transmisión hidráulica, Generalmente se utiliza el agua como fluido motor.


Página 7


ELECTROMAGNETISMO

5.1.3 VARIACIONES DIURNAS, NOCTURNAS Y ESTACIONALES DE LOS VIENTOS EN PERÚ

Figura 10.4


Página 8


ELECTROMAGNETISMO

Figura 10.5


Página 9


ELECTROMAGNETISMO

5.1.4 ESTUDIO SOBRE LAS VENTAJAS 

Es un tipo de energía renovable ya que tiene su origen en procesos atmosféricos atmosféric os debidos a la energía que llega a la Tierra procedente del Sol.



Es una energía limpia ya que no produce emisiones atmosféricas ni residuos contaminantes.



No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2), por lo que no contribuye al incremento del efecto invernadero ni al cambio climático.



Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines, por ejemplo en zonas desérticas, próximas a la costa, en laderas áridas y muy empinadas para ser cultivables.



Puede convivir con otros usos del suelo, por ejemplo prados para uso ganadero o cultivos bajos como trigo, maíz, patatas, remolacha, etc.



Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y las zonas de instalación.



Su instalación es rápida, entre 4 meses y 9 meses



Su inclusión en un sistema ínter ligado permite, cuando las condiciones del viento son adecuadas, ahorrar combustible en las centrales térmicas y/o agua en los embalses de las centrales hidroeléctricas. hidroeléctricas.



Su utilización combinada con otros tipos de energía, habitualmente la energía solar fotovoltaica, permite la autoalimentación de viviendas, terminando así con la necesidad de conectarse a redes de suministro, pudiendo lograrse autonomías superiores a las 82 horas, sin alimentación desde ninguno de los 2 sistemas.



La situación actual permite cubrir la demanda de energía en España un 30% debido a la múltiple situación de los parques eólicos sobre el territorio, compensando la baja producción de unos por falta de viento con la alta producción en las zonas de viento. Los sistemas del sistema eléctrico permiten estabilizar la forma de onda producida en la

generación

eléctrica

solventando

los

problemas

que

presentaban

los

aerogeneradores como productores de energía al principio de su instalación. 

Posibilidad de construir parques eólicos en el mar, donde el viento es más fuerte, más constante y el impacto social es menor, aunque aumentan los costes de instalación y mantenimiento. Los parques offshore son una realidad en los países del norte de Europa, donde la generación eólica empieza a ser un factor bastante importante.


Página 10


ELECTROMAGNETISMO

5.2 CONSTRUCCIÓN DEL GENERADOR EÓLICO 5.2.1 PARTES Para la construcción de este prototipo de generador eólico consta de:          

1 imán de neodimio Alambre de cobre #28 para los bobinados 3 palas 1 disco con tres muescas que alojan a las palas 1 aleta para 2 soportes verticales para el imán y el bobinado 1 soporte horizontal 1 torre de contención 1 base 1 eje rotor que arrastra palas e imán.

Figura 10.6.1


Figura 10.6.2

Página 11


ELECTROMAGNETISMO

CONSTRUCCIÓN DEL CIRCUITO PARA LA DEMOSTRACIÓN

Para la demostración se escogió el circuito de un “Detector Infrarrojo de Proximidad P roximidad”” (Figura 10.7)

Figura 10.7

Figura 10.8


Página 12


ELECTROMAGNETISMO

6 CONCLUSIONES: En conclusión, podemos decir que la energía eólica, está siendo utilizada como alternativa energética, ya que esta energía es una de las que menos contaminan, no daña la capa de ozono, no destruye el suelo ni contamina el aire. La producción de este tipo de energía se puede obtener mediante varios mecanismos en combinación con otros de variados tipos. Pero emite otro tipo de contaminación como la acústica, además de la alteración del paisaje natural. Los beneficio más resaltante de este tipo de energía, a nuestro entender, es que nos proporciona energía de una manera más económica, limpia e inagotable, a diferencia de otras fuentes que nos pueden proporcionar energía como por ejemplo el petróleo que es más caro, contaminante y es un recurso no renovable.


Página 13


ELECTROMAGNETISMO

7 BIBLIOGRAFÍA



MINISTERIO DE ENERGÍA Y MINAS: “Altas Eólico”. Noviembre 2008



http://es.wikipedia.org/

Gregorio Gil Garcia.A.2008. Garcia.A.2008. Energías del siglo XXI. Edit. Antonio Madrid Madrid Vicente ediciones. España.  http://www.iae.org.ar/renovables/ren_eolica.pdf 


Página 14


ELECTROMAGNETISMO

8 ANEXOS

Figura 10.9

Figura 10.10


Página 15

CONSTRUCCIÓN DE UN PROTOTIPO DE UN GENERADOR EÓLICO (AEROGENERADOR) PARA PRODUCIR ENERGÍA ELÉCTRICA

Recommend Documents