UNIVERSIDAD NACIONAL DE HUANCAVELICA FACULTAD DE INGENIERIA MINAS-CIVIL ESCUELA ACADEMICO PROFESIONAL INGENIERIA DE MINAS
INFORME DE GENERADOR EOLICO “
GENERACIÓN DE ELECTRICIDAD Y A PARTIR DE LA TRANSFORMACION DE LA ENERGIA ”
EJECUTORES:
MALLQUI DE LA CRUZ, Ángel Jesús
BENITO QUISPE, Fredy
LOPEZ ARIAS ,Carlos Rude
LAPA QUISPE, Joel
MUÑOS SERNA, Rubén Elías
HILARIO TORRES, Carlos
HUARCAYA MARTINEZ,Michael.
QUISPE DOROTE,Wilfredo
LIRCAY – PERÚ PERÚ 2014
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Quiero dedicarle este trabajo A Dios que me ha dado la vida y fortaleza para terminar este proyecto, también de igual forma A nuestros Padres porque están ahí cuando más los neces necesititam amos os
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AGRADECIMIENTO
En primer lugar, agradecemos a Dios todopoderoso, quien nos cuida, protege y nos da la fortaleza de nuestra existencia.
A la Universidad Nacional de HUANCAVELICA-Escuela Académico profesional ingeniería de minas por ser mi alma mater y brindarme las facilidades en el uso de su biblioteca para realizar la recopilación de la información teórica para el informe de este presente trabajo.
Seguidamente, es importante resaltar el apoyo a mis docentes y amigos de quienes siempre recibimos lo mejor.
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PRESENTACIÓN
La investigación titulada Generación de electricidad a partir de la transformación “
de la energía”, centra su atención en el estudio de las transformaciones de la energía y aprovechamiento para generar electricidad. Con el único objetivo de dotar a la sociedad. De esta forma el informe, está organizado en cuatro capítulos. El primer capítulo trata donde se detalla los antecedentes, el planteamiento del problema y su formulación, contiene también los objetivos, hipótesis y justificación del trabajo. El segundo capítulo, contiene el marco metodológico. El tercer capítulo está dedicado a los resultados de la investigación y
el cuarto y último capítulo se
discuten los resultados. Finalmente se exponen las conclusiones, bibliografía y anexos.
El autor
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ÍNDICE Pág. Dedicatoria
2
Agradecimiento
3
Presentación
4
Índice
RESUMEN
5
I. CAPITULO 1.1.
Planteamiento del problema
7
1.2.
Objetivos
7
1.3.
Objetivos especifico
7
1.4.
Justificación
7
1.5.
Importancia
8
1.6.
Antecedentes de la investigación
8
1.7.
Marco teórico conceptual
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II. CAPITULO MARCO METODOLÓGICO
13
2.1.
Materiales
13
2.2.
Metodología
13
2.3.
Descripción y funcionamiento del aparato
2.4.
Técnicas y recolección de datos
2.5.
Método de análisis de dato
III. RESULTADOS
16
3.1.
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Resultados
DISCUSIÓN
17
CONCLUSIONES
18
RECOMENDACIONES
19
BIBLIOGRÁFIA
20
ANEXOS
21
5
RESUMEN
La presente investigación, focaliza su atención en dos aspectos: por un lado los procesos implicados en la transformación de la energía y por otro lado la generación de electricidad a partir de dichas transformaciones. En tal sentido, se tomó un motor pequeño llamado “dinamo” en la cual los resultados obtenidos mostraron que el motor genera electricidad en 2 voltios. Así la durabilidad va ser depende de la turbina, y como la instalación está en paralelo tendrá las mismos voltajes en casa foco. Palabras
claves:
Electricidad,
transformación
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de
energía
CAPITULO I 1.1.
Planteamiento del problema Actualmente a nadie se le escapa la incidencia cada vez mayor que tiene
la forma de generar electricidad, pues la población humana crece desmesuradamente y requiere de este vital servicio. No olvidemos que casi el 100% de los aparatos electrónicos necesitan electricidad para su funcionamiento. Así también hay que reconocer que la generación de electricidad tiene que ir de la mano con la conservación del medio ambiente, en tal sentido es necesario buscar nuevas formas de generar electricidad de una manera responsable, segura, sostenible, etc. De acuerdo a lo expuesto se plantea el siguiente problema: ¿Cuáles serían los resultados de producción de electricidad de un aparato que aproveche las transformaciones de la energía hidráulica?
1.2.
Objetivo general:
Determinar los resultados de la producción de electricidad de un aparato que aproveche de las transformaciones de la energía hidráulica.
1.3.
Objetivos específicos. Diseñar y construir un aparato que produzca electricidad aprovechando las transformaciones de la energía
Medir el voltaje de la electricidad obtenida a partir de la transformación de la energía.
1.4.
Justificación
La presente investigación encuentra su justificación ante el desconocimiento de los procesos que intervienen en las transformaciones de la energía y como aprovechar estas transformaciones para generar electricidad. Actualmente se encuentran estudios independientes las transformaciones de la energía y la generación de electricidad, en esta investigación se buscará generar 7
electricidad a partir de la transformación de la energía hidráulica
a energía
eléctrica.
1.5.
Importancia
El presente informe de este trabajo es muy importante porque beneficiará a todos los estudiantes universitarios que tenga apego en la realización de experiencias, pues el presente trabajo servirá de base para consolidar procedimientos científicos destinados generar electricidad.
1.6.
Antecedentes
Rivas y Grijalva (2012), en su trabajo titulado “Generador eólico doméstico ”, concluye que
un generador eólico funciona perfectamente con vientos que
tengan una velocidad mayor a 2 m/s logrando alcanzar una electricidad de 15 voltio (con 8m/s de velocidad de viento)
Peter German (1996), el Programa de Energía de la ONG ITDG-Perú, inició algunas actividades, en la generación de electricidad en pequeñas potencias y así satisfacer las pequeñas demandas de energía en las pequeñas comunidades ribereñas de la selva peruana. Algunas de las actividades conjuntas fueron las visitas de prospección de recursos en los ríos, Napo, Amazonas y Huallaga, encontrándose viable el uso de esta máquina para una gran cantidad de pequeñas comunidades de la selva peruana, especialmente en el Río Napo por tener una mayor gradiente. Durante los siguientes años con la colaboración de organismos de cooperación técnica se logró financiar e instalar un modelo de 500W de potencia en la comunidad. El Paraíso, y que actualmente sirve como unidad piloto, en la cual el Programa de Energía continua su trabajo de investigación y adaptación de la tecnología.
Gustavo A. Madero México (1999) Una generador eólico es un dispositivo mecánico que convierte la energía del viento en electricidad. Los generadores eólicos están diseñados para convertir la energía del movimiento del viento
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(energía cinética) en la energía mecánica, movimiento de un eje. Luego en los generadores de la turbina, ésta energía mecánica se convierte en electricidad. La electricidad generada se puede almacenar en baterías, o utilizar directamente. Hay tres leyes físicas básicas que gobiernan la cantidad de energía aprovechable del viento.
1.7.
Marco teórico conceptual.
1.7.1. Energía. Al mirar a nuestro alrededor se observa que las plantas crecen, los animales se trasladan y que las máquinas y herramientas realizan las más variadas tareas. Todas estas actividades tienen en común que requieren energía. La energía es una propiedad asociada a los objetos y sustancias y se manifiesta en las transformaciones que ocurren en la naturaleza. La energía se manifiesta en los cambios físicos, por ejemplo, al elevar un objeto, transportarlo, deformarlo o calentarlo. La energía está presente también en los cambios químicos, como al quemar un trozo de madera o en la descomposición de agua mediante la corriente eléctrica 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 .1 Por lo tanto, todo cuerpo es capaz de poseer energía en función de su movimiento, posición, temperatura, masa, composición química, y otras propiedades. En las diversas disciplinas de la física y la ciencia, se dan varias definiciones de energía, todas coherentes y complementarias entre sí, y todas ellas siempre relacionadas con el concepto de trabajo.
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1.7.2. Formas de energía. La Energía puede manifestarse de diferentes maneras: en forma de movimiento (cinética), de posición (potencial), de calor, de electricidad, de radiaciones electromagnéticas, etc. Según sea el proceso, la energía se denomina:
1.7.3. La Energía térmica Se debe al movimiento de las partículas que constituyen la materia. Un cuerpo a baja temperatura tendrá menos energía térmica que otro que esté a mayor temperatura. La transferencia de energía térmica de un cuerpo a otro debido a una diferencia de temperatura se denomina calor.
1.7.4. La Energía radiante Es la que poseen las ondas electromagnéticas como la luz visible, las ondas de radio, los rayos ultravioleta (UV), los rayos infrarrojo (IR), etc. La característica principal de esta energía es que se puede propagar en el vacío, sin necesidad de soporte material alguno. Ej.: La energía que proporciona el Sol y que nos llega a la Tierra en forma de luz y calor.
1.7.5. La Energía química Es la que se produce en las reacciones químicas. Una pila o una batería poseen este tipo de energía. Ej.: La que posee el carbón y que se manifiesta al quemarlo.
1.7.6. La Energía nuclear . Es la energía almacenada en el núcleo de los átomos y que se libera en las reacciones nucleares de fisión y de fusión, ej.: la energía del uranio, que se manifiesta en los reactores nucleares.
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1.7.7. Transformaciones de la a energía La Energía se encuentra en constante transformación, pasando de unas formas a otras. La energía siempre pasa de formas más útiles a formas menos útiles. Por ejemplo, en un volcán la energía interna de las rocas fundidas puede transformarse en energía térmica produciendo gran cantidad de calor; las piedras lanzadas al aire y la lava en movimiento poseen energía mecánica; se produce la combustión de muchos materiales, liberando energía química; etc
1.7.8. Fuentes de energía. Las Fuentes de energía son los recursos existentes en la naturaleza de los que la humanidad puede obtener energía utilizable en sus actividades. El origen de casi todas las fuentes de energía es el Sol, que "recarga los depósitos de energía". Las fuentes de energía se clasifican en dos grandes grupos: renovables y no renovables; según sean recursos "ilimitados" o "limitados"
1.7.9. La Energía eléctrica Es causada por el movimiento de las cargas eléctricas en el interior de los materiales conductores. Esta energía produce, fundamentalmente, 3 efectos: luminoso, térmico y magnético. Ej.: La transportada por la corriente eléctrica en nuestras casas y que se manifiesta al encender una bombilla
1.7.10.
Generación de electricidad.
Para generar electricidad se requiere de un generador y una central eléctrica.
Generadores La energía eléctrica se produce en los aparatos llamados . alternadores
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generadores
o
Un generador consta, en su forma más simple de:
Una espira que gira impulsada por algún medio externo.
Un campo magnético uniforme, creado por un imagen, en el seno del cual gira la espira anterior.
Central eléctrica
Una central el eléctrica es una instalación capaz de convertir la energía mecánica, obtenida mediante otras fuentes de energía primaria, en energía eléctrica.
Existen distintos tipos de centrales
Tipos de centrales eléctricas. eléctricas, dependiendo de la fuente de energía que utilizan: - Centrales hidroeléctricas. - Centrales eólicas. - Centrales térmicas. - Centrales nucleares. - Centrales solares térmicas. - Y centrales solares fotovoltaicas
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CAPITULO II MARCO METODOLÓGICO 2.1.
Materiales. Para realizar la presente investigación se requiere:
turbina
Cables de corriente
Generador de electricidad.
Multímetro
Foco
Faja
2.2. Metodología Para la presente investigación, la metodología consistió en:
Realizar una búsqueda de antecedentes y fundamento teórico de energía, transformaciones de la energía y electricidad.
Diseñar un prototipo de aparato que explica la transformación de la energía
Poner a prueba el prototipo
Determinar la cantidad de voltios que produce el aparato.
Registrar las actividades y fenómenos.
2.3.
Descripción y funcionamiento del aparato.
Se optó por utilizar una dínamo de DVD, que normalmente produce 12 voltios de diferencia de potencial, en corriente continua. La dínamo de DVD es pequeña y liviana y cuenta con un inducido fijo Imán), y un inductor central móvil, que es el que rota tomando el movimiento de la rueda. La dinamo se colocó en la plataforma, ajustada con una abrazadera o silicona y ubicada en el lugar apropiado para hacer equilibrio con la veleta.
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La dínamo que se usó es un motor que da suficiente tensión con poca frecuencia. Lo que se busca, para un aerogenerador eficiente, es un motor que suministre la diferencia de potencial adecuada al prototipo y con una frecuencia baja. El modelo elaborado tiene una dínamo de 12 voltios de tensión con una frecuencia de 325 rpm10.
Funcionamiento del aparato: La dínamo de DVD es pequeña y liviana y cuenta con un inducido fijo Imán), y un inductor central móvil, que es el que rota tomando el movimiento de la rueda. La dinamo se colocó en la plataforma, ajustada con una abrazadera o silicona y ubicada en el lugar apropiado para hacer equilibrio con la veleta.
También el funcionamiento determinar la intensidad del viento en el lugar donde se pretende montar la instalación eólica. 2.4.
Técnicas e instrumentos de recolección de datos
Cuando hablamos de técnica, nos estamos refiriendo a la manera de hacer las cosas, o al modo de utilizar los instrumentos. En investigación al referirnos a las técnicas que involucran a las maneras en que el investigador procede cuando recoge información, nos estamos refiriendo a las técnicas de recolección de datos. Así mismo cuando hablamos de instrumentos de investigación, nos referimos fundamentalmente a aquellos que se utilizan para recabar información. Aquí tienen un lugar especialmente importante las pruebas, test, escalas, cuestionarios, entre otros. Debido a que una sola técnica con su respectivo instrumento no resolvió todos los problemas de recopilación de datos; y teniendo en cuenta que cada uno puede servir para cumplir determinados objetivos, pero no para otros; en la presente investigación se utilizaron las siguientes técnicas e instrumentos:
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Técnica Fichaje Observación Expermentacion
2.5.
Instrumento Fichas de resumen Fichas bibliográficas Ficha de observación Registros de experimentación
Métodos de análisis de datos
Cuando se habla de métodos de procesamiento de datos, fundamentalmente se alude a la manera en que se hace el análisis cuantitativo de los datos; es decir el análisis estadístico, en tal sentido para efectos del análisis de datos de la presente investigación, se tomó en cuenta básicamente la estadística descriptiva: la media y la moda principalmente.
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CAPITULO III RESULTADOS A continuación se detallan los resultados del trabajo de investigación desarrollado.
Luego de visualizar, estudiar y analizar diversos tipos de alerones Presentados en la bibliografía, se propuso un diseño particular de la maqueta, el Cual se presenta a continuación.
Tomando como base dicha maqueta se ha construido a una escala mayor el Generador hidráulico , cuyas características son:
Plataforma de: 47x30cm. Diámetro del generador: 25cm. Cables de corriente: 80cm
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CAPITULO IV DISCUSIÓN
El estudio de los generadores de eje vertical ha permitido tener una mejor visión para desarrollar un diseño propio. El desarrollo del prototipo, sin duda ha sido de gran utilidad, pues ha permitido ver las posibles dificultades en la construcción, así como resaltar las bondades de un nuevo diseño.
Para la construcción del equipo propiamente, una primera dificultad que se presento fue la consecución de estos materiales, pues componente se encuentra en diversos lugares, los cuales se logran ha luego de una búsqueda minuciosa.
El diseño presenta una característica muy importante, la cual es que todo el equipo puede desensamblarse, trasladarlo a otro lugar volver a ensamblarlo con gran facilidad.
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CONCLUSIONES
Se dispone de un prototipo hidrogenerador de corriente continua, que puede ser replicado a gran
escala para abastecer de energía eléctrica a sectores
marginados de la región
La concientización ciudadana acerca del uso adecuado de los recursos naturales debe originarse desde la educación básica, proponiendo proyectos educativos que redunden en beneficio de la sociedad.
En el diseño, construcción y puesta en funcionamiento del hidrogenerador se presentaron dificultades, de tipo técnico, que fueron superadas de manera exitosa.
La elaboración de este trabajo de grado servirá como fundamento para lograr que la clase dirigente se interese más en apoyar estos proyectos en los diversos niveles educativos.
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RECOMENDACIONES
Del trabajo realizado, se desprenden las siguientes recomendaciones:
Es necesario continuar el trabajo de investigación y desarrollo de esta tecnología, puesto que quedan pendientes responder a importantes preguntas sobre el comportamiento de las maquinas a largo plazo, especialmente tratándose de generadores hidráulicos.
El comportamiento de las maquinas frente a arrastre de sólidos flotantes de gran tamaño, las implicancias sobre la navegación y otros puntos deben ser también analizados.
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BIBLIOGRAFIA
ANDER, E. (2003). Métodos y técnicas de investigación: técnica para recogida de datos e información. Buenos Aires: Lumen
ZAMORA M. (2012). El desarrollo de la autoestima en educación infantil. (Tesis, España, Universidad Internacional de Rioja). Recuperado de http://reunir.unir.net/handle/123456789/972.
MADE.A (1991). Generador eólica. Métodos y técnicas de cómo generar electricidad mediante un generador eólico
CASTRO ROJAS, FELIPE. RODRÍGUEZ, WILSON FRANCISCO. (2009). Desarrollo de tecnologías en aprovechamiento de Energías Alternativas (energía solar). Trabajo de grado (Licenciatura en educación básica en ciencias naturales y ed. Ambiental). Universidad Sur colombiana. Facultad de educación. Neiva.
ASOCIACIÓN EUROPEA (2009) energía Eólica
ORTEGA, MÓNICA. (2010). Energías renovables
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ANEXO 21
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