[ MEDICIÓN MEDICIÓN Y MONITOREO DE
ENERGÍAS RENOVABLES ]
17 de julio de 2012
UNIVERSIDAD NACIONAL PEDRO RUIZ GALLO FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELÉCTRICA LABORATORIO DE INGENIERIA MECANICA
CURSO LABORATORIO DE INGENIERIA MECANICA
CATEDRATICO ING. TEOBALDO E. JULCA OROZCO
PRACTICA DE LABORATORIO N° 04 MEDICION Y MONITOREO DE ENERGIAS RENOVABLES
DATOS PERSONALES JULON DELGADO NEISER
CICLO
080500-F
NOTA
2011-II
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MEDICIÓN Y MONiTOREO DE ENERGIAS RENOVABLES EN LAMBAYEQUE (Playa de Pimentel)
I.
OBJETIVOS:
Medir la radiación solar en la playa de Pimentel, obteniendo el voltaje cada 15 minutos. Medir la velocidad del viento.
II.
FUNDAMENTO TERORICO: ENERGÍAS RENOVABLES. INTRODUCCION: Las fuentes de energía se clasifican en renovables y no renovables. Las energías no renovables son el petróleo, el gas natural y el carbón. Se las llama no renovables porque cuando se extrae estos combustibles de la tierra, no se los vuelve a reponer y su disponibilidad es cada vez menor. Se forman por la descomposición producida durante miles y millones de años de material orgánico en el interior de la tierra. La energía nuclear es también una fuente no renovable de energía.
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Las fuentes de energía renovables, en cambio, provienen de fuentes inagotables, principalmente el Sol y la Tierra y su disponibilidad no disminuye con el tiempo. El Sol y la Tierra seguirán proveyéndonos de energía durante algunos millones de años más, y con él los vientos, la fotosíntesis de las plantas, el ciclo de agua, las fuerzas del mar y el calor al interior de la Tierra. Las energías renovables solucionarán muchos de los problemas ambientales, como el cambio climático, los residuos radiactivos, las lluvias ácidas y la contaminación atmosférica. Pero para ello hace falta voluntad política y dinero. 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 ca paces de regenerarse por medios naturales. Entre las energías renovables se cuentan la eólica, geotérmica, hidroeléctrica, mareomotriz, solar, la biomasa y los biocombustibles.
TIPOS DE ENERGIAS RENOBABLES: a. Energía eólica: La energía eólica es la energía obtenida de la fuerza del viento, es decir, mediante la utilización de la energía cinética generada por las corrientes de aire. Se obtiene a través de una turbinas eólicas son las que convierten la energía cinética del viento en electricidad por medio de aspas o hélices que hacen girar un eje central conectado, a través de una serie engranajes (la transmisión) a un generador eléctrico.
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La energía del viento está relacionada con el movimiento de las masas de aire que desplazan de áreas de alta presión atmosférica hacia áreas adyacentes de baja presión, con velocidades proporcionales (gradiente de presión). La energía eólica es una forma no-directa de energía solar, las diferentes temperaturas y presiones en la atmósfera, provocadas por la absorción de la radiación solar, son las que ponen al viento en movimiento. La industria eólica es un sector con indudable futuro. Las repercusiones que en materia de empleo está teniendo y va a tener esta dinámica inversión son sin duda importantes. Este despliegue de la energía eólica puede ser una característica clave del desarrollo regional con el objetivo de dar lugar a una mayor cohesión social y económica. Los fondos invertidos a escala regional en el desarrollo de las fuentes de energía renovables pueden contribuir a elevar los niveles de vida y de renta de las regiones menos favorecidas o en declive mediante la utilización de recursos locales, generando empleos permanentes a nivel local y creando nuevas oportunidades para la agricultura. Las energías renovables contribuyen de esta forma al desarrollo de las regiones menos favorecidas, cuyos recursos naturales encuentran así una oportunidad. La energía eólica supone una evidente contribución al autoabastecimiento energético. A pesar de que las ventajas medioambientales de la energía eólica son incuestionables, y de que existe un amplio consenso en nuestra sociedad sobre el alto grado de compatibilidad entre las instalaciones eólicas y el respeto por el medio ambiente, son muchos los que consideran que la instalación concreta de un parque eólico puede producir impactos ambientales negativos, que dependerán del emplazamiento elegido. Aunque muchas de ellas se encuentran en emplazamientos reservados.
b. Energía solar: La energía solar es una fuente de vida y origen de la mayoría de las demás formas de energía en la Tierra. Cada año la radiación solar aporta a la Tierra la energía equivalente a varios miles de veces la cantidad de energía que consume la humanidad. Recogiendo de forma adecuada la radiación solar, esta puede transformarse en otras formas de energía como energía térmica oenergía eléctrica utilizando paneles solares.
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Mediante colectores solares, la energía solar puede transformarse en energía térmica, y utilizando paneles fotovoltaicos la energía luminosa puede transformarse en energía eléctrica. Ambos procesos nada tienen que ver entre sí en cuanto a su tecnología. Así mismo, en las centrales térmicas solares se utiliza la energía térmica de los colectores solares para generar electricidad. Se distinguen dos componentes en la radiación solar: la radiación directa y la radiación difusa. La radiación directa es la que llega directamente del foco solar, sin reflexiones o refracciones intermedias. La difusa es la emitida por la bóveda celeste diurna gracias a los múltiples fenómenos de reflexión y refracción solar en la a tmósfera, en las nubes, y el resto de elementos atmosféricos y terrestres. La radiación directa puede reflejarse y concentrarse para su utilización, mientras que no es posible concentrar la luz difusa que proviene de todas direcciones. Sin embargo, tanto la radiación directa como la radiación difusa son aprovechables. Se puede diferenciar entre receptores activos y pasivos en que los primeros utilizan mecanismos para orientar el sistema receptor hacia el Sol -llamados seguidores- y captar mejor la radiación directa.
Una importante ventaja de la energía solar es que permite la generación de energía en el mismo lugar de consumo mediante la integración arquitectónica. Así, podemos dar lugar a sistemas de generación distribuida en los que se eliminen casi por completo las pérdidas relacionadas con el transporte -que en la actualidad suponen aproximadamente el 40% del total- y la dependencia energética.
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Radiación solar: Es el flujo de energía que recibimos del Sol en forma de ondas electromagnéticas de diferentes frecuencias (luz visible, infrarroja y ultravioleta). Aproximadamente la mitad de las que recibimos, comprendidas entre 0.4μm y 0.7μm, pueden ser detectadas por el ojo humano, constituyendo lo que conocemos como luz visible. De la otra mitad, la mayoría se sitúa en la parte infrarroja del espectro y una pequeña parte en la ultravioleta. La porción de esta radiación que no es absorbida por la atmósfera, es la que produce quemaduras en la piel a la gente que se expone muchas horas al sol sin protección. La radiación solar se mide normalmente con un instrumento denominado piranómetro. En función de cómo reciben la radiación solar los objetos situados en la superficie terrestre, se pueden distinguir estos tipos de radiación: Radiación directa: Es aquella que llega directamente del Sol sin haber sufrido cambio
alguno en su dirección. Este tipo de radiación se caracteriza por proyectar una sombra definida de los objetos opacos que la interceptan. Radiación difusa: Parte de la radiación que atraviesa la atmósfera es reflejada por las
nubes o absorbida por éstas. Esta radiación, que se denomina difusa, va en todas direcciones, como consecuencia de las reflexiones y absorciones, no sólo de las nubes sino de las partículas de polvo atmosférico, montañas, árboles, edificios, el propio suelo, etc. Este tipo de radiación se caracteriza por no producir sombra alguna respecto a los objetos opacos interpuestos. Las superficies horizontales son las que más radiación difusa reciben, ya que ven toda la bóveda celeste, mientras que las verticales reciben menos porque sólo ven la mitad. Radiación reflejada: La radiación reflejada es, como su nombre indica, aquella reflejada
por la superficie terrestre. La cantidad de radiación depende del coeficiente de reflexión de la superficie, también llamado albedo. Las superficies horizontales no reciben ninguna radiación reflejada, porque no ven ninguna superficie terrestre y las superficies verticales son las que más radiación reflejada reciben. Radiación global: Es la radiación total. Es la suma de las tres radiaciones. En un día
despejado, con cielo limpio, la radiación directa es preponderante sobre la radiación difusa. Por el contrario, en un día nublado no existe radiación directa y la totalidad de la radiación que incide es difusa. Los distintos tipos de colectores solares aprovechan de forma distinta la radiación solar. Los colectores solares planos, por ejemplo, captan la radiación total (directa + difusa), sin embargo, los colectores de concentración sólo captan la radiación directa. Por esta razón, los colectores de concentración suelen situarse en zonas de muy poca nubosidad y con pocas brumas, en el interior, alejadas de las costas.
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c. Energía geotérmica: La energía geotérmica corresponde a la energía calorífica contenida en el interior de la tierra, que se transmite por conducción térmica hacia la superficie, la cual es un recurso parcialmente renovable y de alta disponibilidad. El conjunto de técnicas utilizadas para la exploración, evaluación y explotación de la energía interna de la tierra se conoce como geotermia.
Un campo geotérmico es fundamentalmente un depósito natural de agua a alta presión y temperatura, bajo la corteza de la tierra. Los elementos esenciales que determinan su conformación son: Existencia de una fuente de calor, y que no sea muy profundo. Esta fuente de calor
puede producirse por la actividad volcánica o por la interacción entre dos placas tectónicas. Presencia de formaciones geológicas permeables de la reserva.
Presencia de estructuras geológicas sobre el yacimiento, que actúen como una capa sello, impermeable, favoreciendo la conservación del calor y de la presión de la reserva.
d. Energía mareomotriz: La energía mareomotriz es la que se obtiene aprovechando las mareas, mediante su empalmamiento a un alternador se puede utilizar el sistema para la generación de electricidad, transformando así la energía mareomotriz en energía eléctrica, una forma energética más segura y aprovechable. Es un tipo de energía renovable, en tanto que la fuente de energía primaria no se agota por su explotación, y es limpia ya que en la transformación energética no se producen subproductos contaminantes gaseosos, líquidos o sólidos. Sin embargo, la relación entre la cantidad de energía que se puede obtener con los medios
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actuales y el coste económico y ambiental de instalar los dispositivos para su proceso han impedido una penetración notable de este tipo de energía. Otras formas de extraer energía del mar son: las olas (energía undimotriz), de la diferencia de temperatura entre la superficie y las aguas profundas del océano, el gradiente térmico oceánico; de la salinidad, de las corrientes marinas o la energía eólica marina.
III.
METERIALES E INSTRUMENTOS: 1. Radiómetro:
2. Termómetros (TBH y TBS):
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3. Anemómetro digital:
4. Milímetro digital:
IV.
PROCEDIMIENTO: 1. Instalamos el radiómetro y el multitester de la siguiente manera.
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2. Tomamos nota cada 15 minutos la generación de voltaje por la radiación solar.
3. Con el anemómetro digital vamos midiendo la velocidad del viento en el mismo intervalo de tiempo que el de la radiación.
V.
TABLA DE DATOS Y RESULTADOS: DATOS OBTENIDOS EN LA PLAYA DE PIMENTEL
Puntos Tiempo(Hrs) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22
08:00 08:15 08:30 08:45 09:00 09:15 09:30 09:45 10:00 10:15 10:30 10:45 11:00 11:15 11:30 11:45 12:00 12:15 12:30 12:45 13:00 13:15
Voltaje (mV)
Velocidad del viento (m/s)
Radiación (w/m2)
10.9 14.6 17.1 24.4 26 35.5 42.6 65.8 69.5 74.1 75 69.5 76 80.2 82.7 85.3 96.6 106 107.2 104.3 92.3 87.4
1.5 1.5 1.4 1.4 1.2 2.3 2.7 1.9 2.3 2.5 2.5 2.6 2.8 2.6 3.3 3.7 3.6 3.4 3.5 3.2 3.4 2.9
109 146 171 244 260 355 426 658 695 741 750 695 760 802 827 853 966 1060 1072 1043 923 874
TBH(°C) TBS (°C) 26 27 28 28 28.5 28.5 29 29.5 28 30 24 28 28 27.5 28 29 30 30 28 26 25 24
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28.5 28.5 28 28 30 32 32 30 30 28 29 29 28 28 29 30 31 33 35 34 32 31
[ MEDICIÓN Y MONITOREO DE
23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41
VI.
ENERGÍAS RENOVABLES ]
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13:30 13:45 14:00 14:15 14:30 14:45 15:00 15:15 15:30 15:45 16:00 16:15 16:30 16:45 17:00 17:15 17:30 17:45 18:00
84.2 78.6 72.3 69.5 68.6 67.6 69.8 57.7 62.9 54.5 53.3 50.3 42.8 36.9 29.3 22.4 17.6 13.2 9.7
3.1 2.7 2.8 2.9 2.9 3.2 3.3 3.9 4.3 3.7 3.7 4.6 4.3 3.7 3.2 4.2 3.8 4.5 4.8
842 786 723 695 686 676 698 577 629 545 533 503 428 369 293 224 176 132 97
22 22.5 22 21 21 20.5 21 21 21 20 21 21 23 22 22 21 20 20.5 22
32 32.5 31 30 28 29 30 29 25 29 29 29 28 24 23 23 22 22 20
Promedio
58.64
3.07
586.39
24.74
28.77
GRAFICOS:
VOLTAJE vs TIEMPO) 120 100
) 80 V m ( E J 60 A T L O V 40 20 0
TIEMPO (Hrs)
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RADIACION vs TIEMPO 1200 1000
) 2 m 800 / W ( N 600 O I C A I 400 D A R 200
0
TIEMPO (Hrs)
VELOCIDAD DEL VIENTO vs TIEMPO 6 ) s 5 / m ( O T 4 N E I V L 3 E D D A2 D I C O L E 1 V
0
TIEMPO (Hrs)
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TBH vs TIEMPO 35 30 25 ) C ° 20 ( H B 15 T
10 5 0
TIEMPO (Hrs)
TBS vs TIEMPO 40 35 30 25 ) C ° ( S 20 B T 15 10 5 0
TIEMPO (Hrs)
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OBSERBACIONES:
Tener cuidado con los instrumentos en caso que estén descalibrados tratar de corregir las mediciones hallando el error con uno que este en perfectas condiciones.
VIII. CONCLUCIONES:
IX.
X.
Se logro medir la cantidad de voltaje generado por el radiómetro en la playa de San José con el fin de realizar estudios para producir energía eléctrica a través de paneles solares o generar calor con la radiación entre otros.
Medimos la velocidad del aire con el fin de determinar la fuerza necesaria para la generación de energía eólica.
Con los datos obtenidos comparando con la tabla adjunta en el fundamento teórico, se podría decir q Lambayeque estaría en el rango para la producción de energía utilizando la fuerza del viento y la radiación solar.
RECOMENDACIONES:
Anivelar bien el radiómetro para obtener unas l ecturas adecuadas
No variar mucho la altura al momento de medir la velocidad del aire.
BIBLIOGRAFIA:
ANFTA (Asociación Nacional de Fabricantes de Tableros) (2002).
Restos de madera:
demasiado valiosos para ser quemados. Madrid. Goldemberg et al.: Energy for a sustainable world , John Wiley and sons, New Delhi, 1988.
Maycock, P.:
Photovoltaic thecnology, perfomance, cost and market forecast.
www.energias-renovables.com www.erec-renewables.org/default.htm http://www.fonamperu.org/general/energia/renovable.php http://www.monografias.com/trabajos6/enma/enma.shtml
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