Resumen

Resumen
Este resumen habla sobre el diseño, construcción e instalación de un sistema eólico generador de energía eléctrica mediante la energía proveniente de nuestros vientos. Un sistema eólico generador de energía eléctrica como su nombre lo indica, tiene el propósito de producir energía eléctrica sin la necesidad de quemar sustancias combustibles, utilizando únicamente la fuerza del viento.

Las ventajas económicas y ecológicas de la generalización de este tipo de tecnología son evidentes, como el ahorro y eliminación del uso de hidrocarburos y combustibles, tales como el gas natural, el gas LP, carbón, leña y combustóleo, además es importante el impacto positivo en el medio ambiente, en virtud de que le uso de la energía eólica contribuye a prolongar la existencia de los recursos naturales.

Aunque por su situación geográfica México es uno de los países ricos en el recurso eólico, su divulgación no es una práctica generalizada, no obstante que la aplicación de este tipo de energía alternativa representa un nicho de grandes oportunidades.

Pregunta de Investigación

Planteamiento del Problema

En la época actual nos vemos afectados por el calentamiento global, debido al excesivo uso de energías no renovables y muy contaminantes como los derivados de petróleo, gas y carbón mineral que dañan la capa de ozono permitiendo la entrada directamente de los rayos ultravioletas, que provocan el derretimiento de los polos causando un gran desequilibrio ambiental.
Es por esto que la humanidad debe ya de optar por nuevas energías renovables y no contaminantes que además no generen altos costos ecológicos y económicos.

Antecedentes

Antecedentes
La energía eólica es una de las formas de energía más antiguas usadas por la humanidad. Desde el principio de los tiempos, los hombres utilizaban los molinos de viento para moler cereales o bombear agua. Con la llegada de la electricidad, a finales del siglo XIX los primeros aerogeneradores se basaron en la forma y el funcionamiento de los molinos de viento.
Con la primera crisis del petróleo en los años 70, sobre todo a partir de los movimientos contra la energía nuclear en los años 80 en Europa, se despertó el interés en energías renovables. Se buscaron nuevos caminos para explotar los recursos de la Tierra tanto ecológicamente como rentables económicamente. Los aerogeneradores de aquella época eran demasiado caros, y el elevado precio de la energía que se obtenía a través de los mismos era un argumento para estar en contra de su construcción. Debido a esto, los gobiernos internacionales promovieron la energía eólica en forma de programas de investigación y de subvenciones, la mayoría de las mismas aportadas por los gobiernos regionales.
Así se crearon institutos como el Instituto Alemán de la Energía Eólica (DEWI) o el Instituto de Investigación Danés (Risø), que poco a poco han llevado a cabo una estandarización de las instalaciones y de los métodos de seguridad ha llevado y está llevando a cabo un mejor rendimiento económico de las instalaciones.
Los altos costes de generación de electricidad a partir del viento se redujeron considerablemente en 1981 al 50% con el desarrollo de un aerogenerador de 55 kW. Las organizaciones ecológicas consideran la energía eólica una de las fuentes de energía más económicas si incluimos los costes externos de generación de energía (por ejemplo, los daños del medio ambiente).
Los aerogeneradores modernos generan actualmente una parte importante de la energía eléctricidad mundial. Alemania, USA y España son los tres países con más energía eólica instalada del mundo.

Los pioneros de la energía eólica
Charles F. Brush (1849-1929), uno de los fundadores de la compañía eléctrica americana. En el verano de 1887-88 construyó una máquina considerada actualmente como el primer aerogenerador para generador de electricidad. Las dimensiones eran para aquella época enormes: Diámetro de rotor de 17m y 144 hojas de rotor de madera de cedro. Estuvo en funcionamiento durante 20 años, durante los cuales alimento una batería colocada en su sótano. A pesar de las dimensiones del rotor, la potencia del aerogenerador era solamente de 12kW.
Poul la Cour (1846-1908), meteorólogo danés. Se le considera el padre de la energía eólica moderna. Sus primeros aerogeneradores comerciales se instalaron después de la primera guerra mundial, como consecuencia de la escasez de combustibles. Fundó la primera academia de energía eólica, de donde salieron los primeros ingenieros especializados. Paralelamente fundó el primer periódico exclusivo con esta temática.
Albert Betz (1885-1968), Físico alemán. En su etapa de director del instituto aerodinámico en Göttingen, formuló la ley Betz, que establecía el máximo valor que se puede aprovechar de la energía cinética del viento, 59,3%. Su teoría sobre la formación de las alas todavía sirve de fundamento para la construcción de aerogeneradores.
Palmer Cosslett Putnam (1910-1986), ingeniero americano, desarrolló en 1941 el aerogenerador Smith Putman, de 1,25MW. Éste aerogenerador trabajó hasta 1945 sin interrupciones, hasta que un fallo en el material hizo que dejase de funcionar. En aquella época no existían materiales en el mercado aptos para este objetivo.
Ulrich W Hüttner (1910-1990), ingeniero alemán. Su aerogenerador StGW-34 en el año 1957 se considera la primera piedra de la tecnología eólica moderna.
Johannes Juul (1887-1969), ingeniero danés. Estudiante de Poul la Cour. Construyó el primer aerogenerador para corriente alterna de 200 kW, en Dinamarca, en 1957. Es el predecesor de los aerogeneradores actuales.
Los 70 y los 80:
La crisis del petróleo llevó a un cambio en la manera de pensar de las política energética. En interés en las energías alternativas creció y llevó a la creación de programas de investigación y de subvenciones.
Pioneros alemanes y daneses desarrollaron los primeros aerogeneradores rentables económicamente, que llevaron a una revolución de la energía eólica, tanto en el aspecto industrial como en el tecnológico.
Que es la energía eolica
La energía eólica es una transformación de la energía solar. El Sol radía por hora una energía de 174.423.000.000.000 KWh a la Tierra. Esta energía no llega a la Tierra de una manera uniforme, sino que calienta las zonas próximas al Ecuador más que las zonas polares. Además de esto, los continentes se calientan y enfrían más rápido que los océanos.
En la atmósfera el aire caliente es mucho más ligero que el aire frío, por lo que se eleva hasta una altura de aproximadamente 10Km, para posteriormente orientarse dirección norte y sur. De esta manera, las corrientes de aire frío se desplazan por debajo de las corrientes de aire caliente.
Asimismo, las masas de agua y aire se mueven en un sistema rotatorio, que no sigue una línea recta sino que, debido a la rotación de la Tierra, sigue una trayectoria circular (en sentido de las agujas del reloj en el hemisferio norte, y en sentido contrario en el hemisferio sur. La ley de Coriolis explica esta dirección de giro del viento.
Paralelamente, debido a la diferente velocidad de cambio de temperatura del aire en zonas de agua y zonas de continente, se establecen diferencias de presión, que influyen en la formación de corrientes de aire.
En resumen, el viento no es más que las corrientes de aire que se forman al intentar compensarse la presión del aire en diferentes regiones.
Aproximadamente el 1% o el 2% de la energía que recibimos del Sol se transforma en energía eólica.

La energía eólica hace uso de uno de los elementos más útiles y antiguos de la humanidad el molino de viento. Un molino es una máquina que transforma el viento en energía aprovechable, que proviene de la acción de la fuerza del viento sobre unas aspas oblicuas unidas a un eje común. El eje giratorio puede conectarse a varios tipos de maquinaria para moler grano, bombear agua o generar electricidad. Cuando el eje se conecta a una carga, como una bomba, recibe el nombre de molino de viento. Si se usa para producir electricidad se le denomina generador de turbina de viento.

Aerogenerador
Cuando un molino de viento se utiliza para generar energía eléctrica hablamos de un aerogenerador.

Para obtener electricidad, el movimiento de las aspas o paletas acciona un generador eléctrico (un alternador o una dinamo) que convierte la energía mecánica de la rotación en energía eléctrica.
La electricidad puede almacenarse en baterías o ser vertida directamente a la red.

Tipos de Aerogeneradores
-Por la posición del Aerogenerador
Eje vertical :
Daerrius: Consisten en dos o tres arcos que giran alrededor del eje .
Panemonas: Cuatro o más semicírculos unidos al eje central.

Sabonius: Dos o más filas de semicilindros colocados opuestamente.

Eje horizontal
Son los más habituales. Tiene el eje de rotación horizontal.

-Por la posición del equipo con respecto al viento
A Barlovento: Las máquinas corriente arriba tienen el rotor de cara al viento. Son las más utilizadas
A Sotavento : Las máquinas corriente abajo tienen el rotor situado en la cara a sotavento de la torre.
– Por el número de palas
Una pala: La velocidad de giro es muy elevada. Su gran inconveniente es que introducen en el eje unos esfuerzos muy variables.
Dos palas : Necesitan una mayor velocidad de giro para producir la misma energía de salida. Esto supone una desventaja tanto en lo que respecta al ruido como al aspecto visual.

Tres palas: con el rotor mantenido en la posición corriente arriba, usando motores eléctricos en sus mecanismos de orientación.

Multipalas: Con un número superior de palas o multipalas. Se trata del llamado modelo americano.

FUNCIONAMIENTO DE UNA CENTRAL EÓLICA

VENTAJAS E INCONVENIENTES
VENTAJAS: –
• Es un tipo de energía renovable.
• Es una energía limpia.
• No requiere una combustión que produzca dióxido de carbono (CO2).
• Puede instalarse en espacios no aptos para otros fines.
• Puede convivir con otros usos del suelo.
• Crea un elevado número de puestos de trabajo en las plantas de ensamblaje y las zonas de instalación.
• Su instalación es rápida, entre 6 meses y un año.
• Su utilización combinada con otros tipos de energía.

INCONVENIENTES

• Impacto visual.
• -Impacto sobre la avifauna.
• -Impacto sonoro.

Objetivo

• Construir un sistema que nos de energía eléctrica sin emitir contaminantes a través del viento.
• Dar a conocer los beneficios que nos da un sistema de generación de energía eléctrica por medio de la energía eólica

Justificación

El sistema eólico generador de energía eléctrica es de mi interés por ser un dispositivo que genera electricidad mediante el movimiento mecánico inducido por la fuerza del viento y que no emite ningún tipo de contaminante, además que genera beneficios económicos en las facturas o recibos de la comisión federal de electricidad. Es muy importante mencionar que la disminución de la quema de hidrocarburos evitara que se emitan gases nocivos al medio ambiente y que provocan el calentamiento global con consecuencias devastadoras para todos los habitantes del planeta.

Hipótesis

• Si usamos un generador de electricidad eólico en nuestros hogares entonces ayudaremos a tener un planeta más limpio y ahorraremos en la economía de nuestra casa

Método (materiales y procedimiento)

1.- Investigación
Visitando museos como el UNIVERSUM de la UNAM y el Museo Tecnológico de la CFE (comisión federal de electricidad), para adquirir datos e información sobre la Energía Eólica ,los métodos para captar y aprovechar la energía , así como de los diferentes tipos de materiales y sus propiedades que podríamos usar para este proyecto.

2.- Diseño
En base a la información adquirida se realiza el diseño del prototipo mediante un esquema bien indicado y acotados para su claro entendimiento y desarrollo
3.-Construcción
Recolectar y adquirir los materiales investigados y seleccionados. Continuando con el ensamble de dichos materiales siguiendo el procedimiento indicado en el diseño.
Materiales.
*Generador
*Alambre conductor
*Aspas de plastico
*Diodo emisor de luz(LED)
*Cartulina bateria
*Ventilador electrico
*Hoja de madera
*Tornillos para madera
Procedimiento
Para la elaboracion del Aerogenerador para casa Habitación se llevaron a cabo los siguientes pasos:
1. Se procedio a recolectar los materiales acudiendo a tiendas de electronica, madereria y papeleria donde se pudo escoger los materiales adecuados para la construccion del prototipo.

2. Se cortaron los barrotes despues se unieron para darle soporte al generador y ensamblar las aspas.

3. Se inicio con el trazo y corte de la casa habitacion, se armo con su respectivo pegamento, para despues unirse al aerogenerador.

4. Se perforo el techo de la casa habitacion para el paso de los focos de LED para darle el efecto de conexión electrica.

5. Se unieron al Aerogenerador por medio de cables electricos.

Se realizaran pruebas experimentales para tomar datos sobre el funcionamiento del generador y otros resultados que se puedan analizar y nos permitan hacer mejoras al prototipo para hacerlo más eficiente.

1.-Se procede a realizar las primeras pruebas para detectar el funcionamiento del generador probando un ventilador que emite 2 Volts, simulando una corriente de aire.
2.-Despues se conecto y acerco el ventilador al generador revisando que genere el aire necesario para mover las aspas; logrando su objetivo.

3.-La última prueba será esperar a que el ventilador genere el aire suficiente para que elAerogenerador lo convierta en electricidad y cumplir los objetivos.

Galería Método

Resultados

Una vez realizadas las pruebas se ha comprobado que el Aerogenerador ha producido una corriente electrica de 2 a 6 Volts de corriente alterna capaz de encender los diodos emisores de luz (LED) colocados en las habitaciones de la maqueta de casa habitacion.
Con esto podemos comprobar que un Aerogenerador mas grande puede satisfacer las necesidades de una casa habitacion estandar y poderla hacer autosuficiente en cuanto a energía se refiere .Solo que en ese caso habra de instalarse un regulador, rectificador, baterias e inversor de frecuencia para que funcione cuando no exista viento suficiente.

Galería Resultados

Discusión

Conclusiones

En conclusión, podemos decir que la ocupación de la energía eólica en diferentes partes del mundo, está siendo utilizada como alternativa energética, ya que esta energía es una de las que menos contamina, 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.
En general, es muy utilizada en algunos países industrializado de Europa, Argentina y los Estados Unidos. En nuestro país la inclusión de nuevas tecnologías ha permitido generar plantas pilotos de producción de energía eólica, debido a que está en un periodo de investigación donde no se ha llevado a cabo la obtención de esta energía a mayor escala.
Los beneficios de este tipo de energía, nos ha dado a entender, 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.

Bibliografía

• http ://renovable.com como -funciona-un-aerogenerador-
• http://eolicos/clasificacion.htm Clasificación con fotos y esquemas.
• http://www.renovables.com/eolica.htm.
• http:///eolica08e.html Aspectos más técnicos.
• http:///EOLIC/EOLIC03.htm  historia.

Summary

Research Question

Problem approach

Nowadays we are affected by global warming, due to the excessive use of non-renewable energy and many contaminants such as petroleum, gas and mineral coal that harm the ozone layer allowing direct entry from ultraviolet rays, which cause the melting of the poles causing great environmental imbalance.
It is for this reason that humanity must already be opting for new renewable and non-polluting energy that also does not generate high economic and ecological costs.

Background

Objective

• To Build a system which gives us electrical energy without emitting pollutants through the wind.

• To announce the benefits that gives us a system of electric power generation by wind energy.

Justification

The wind generator system of electrical energy is of my interest in being a device which generates electricity through the mechanical movement induced by the force of the wind and that does not emit any type of pellution, in addition that generates economic benefits in the invoices or receipts of the federal electricity commission. It is very important to mention that the decrease in the burning of fossil fuels will prevent the emitting of noxious gases into the environment, which leads to global warming with devastating consequences for all the inhabitants of the planet.

Hypothesis

• If we use a wind generator of electricity in our homes ,then we will help to have a cleaner planet and we save in the economy of our house

Method (materials and procedure)

Method Gallery

Results

Results Gallery

Discussion

Conclusions

In conclusion, we can say that the occupation of wind energy in different parts of the world, is being used as an energy alternative, as this energy is one of the least polluting, does not damage the ozone layer, does not destroy the soil or contaminate the air
Overall, it is widely used in some industrialized countries in Europe, Argentina and the United States. In our country the inclusion of new technologies has generated pilot plant production of wind energy, because it is in a period of investigation which has not been carried out to obtain this energy on a larger scale.
The benefits of this type of energy, we have hinted that provides energy in a more economical, clean and inexhaustible way, unlike other sources that we can provide energy such as oil is more expensive, polluting and It is a nonrenewable resource.

Bibliography