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A continuación, se expondrá la importancia de utilizar energías limpias (eólica), para realizar la carga de diversos dispositivos y sin dañar el medio ambiente con algún tipo de residuo.
Es importante identificar que el avance tecnológico va en aumento y así mismo debemos innovar para cuidar nuestro planeta y satisfacer las exigencias de la evolución tecnológica.
En esta investigación podrán conocer la historia, tipos y ventajas de las energías renovables, así como el desarrollo de una herramienta “Cargador eólico de dispositivos electrónicos” que es amigable con el medio ambiente y funcional para cumplir el objetivo de carga de dispositivos a través de la energía eólica.
Durante la investigación se realizó entrevista a Ingeniero especialista en Energías Renovables donde nos comparte la importancia y aplicabilidad en nuestro país, así como sus ventajas y desventajas para su aplicación.
Es importante conocer la proyección en nuestro país referente a las energías limpias ya que de esto se podrá conocer la probabilidad de que nuestro cargador eólico sea utilizado por más personas en los próximos años.
El crecimiento exponencial de los dispositivos electrónicos, de comunicación y de entretenimiento ha generado en la población la dependencia de diversos aparatos de carga y el consumo desmedido de energía.
Por tal motivo es importante proporcionar otros medios que satisfagan las necesidades de carga de los usuarios y que estos estén en armonía con el medio ambiente.
El celular puede consumir un mínimo de 0.75 vatios durante la carga hasta un máximo de 4.11 vatios, según un estudio del portal standby.lvl.gov
Para poder entender esto mejor vamos a realizar una conversión muy rápida, 4.11 vatios equivale a 0.00411 Kilovatios hora, si cargar un celular promedio tarda aproximadamente 3 horas y eso lo multiplicamos por 365 días nos dará lo siguiente:
0.00411 X 3 X 365 =4.4895 kilovatios al año por persona.
Según el INEGI del 2010 hasta el 2020 somos 128 mil millones de mexicanos y nos dice que el 71.5% usa teléfono móvil y el 28.5 no usa. Haciendo las conversiones correspondientes nos dará lo siguiente.
98,000,000,000 personas con celular, 4.4895 kilovatios al año por persona, al multiplicarlo nos da 408,005,760,000 kilovatios anuales en México.
Actualmente nuestro modelo energético está centrado en el consumo de combustibles fósiles (petróleo, gas y carbón) y en el uso irracional de la energía. Ello conlleva la emisión a la atmósfera de importantes cantidades de Gases de Efecto Invernadero (GEI), principales causantes del cambio climático.
Antecedentes.
La historia de la humanidad consiste en la búsqueda de fuentes de energía y de sus formas de aprovechamiento en el inacabado propósito de servirse del ambiente. Cualquier tipo de energía que utilice la humanidad siempre es para generar un objetivo, que la civilización misma avance, llegue cada vez más lejos, para eso debe utilizar fuentes de energía de donde sea para cumplir con ese requerimiento, transportarse, alimentarse, educarse, en fin, muchos aspectos de la vida cotidiana requieren de diferentes fuentes de energía para cumplir los objetivos.
El surgimiento de la energía ha ayudado a que avancemos como especie, pero desafortunadamente, al utilizar algunas fuentes de energía, lo que estamos haciendo es destruirnos a sí mismos.
“La historia de la civilización es la del dominio de las fuerzas de la naturaleza por medios culturales, de tal forma que la cultura evoluciona conforme aumenta la energía aprovechada per cápita en un dado período y la eficiencia de los medios instrumentales para servirse de ella”(Nerian,2010).
La humanidad ha aprovechado la energía del viento desde que existen registros; de hecho, ya se utilizaba para propulsar barcos a lo largo del río Nilo en 5000 a. C. Hacia el 200 a. C, molinos de viento sencillos servían para bombear agua en China, mientras que en Persia y Medio Oriente ya había molinos de viento de eje vertical con velas tejidas de caña que se usaban para moler grano. En el siglo XI, nuevas formas de usar la energía del viento se extendieron por todo el mundo: los pobladores del Medio Oriente usaban molinos de viento extensivamente para moler el grano empleado en la producción de alimentos y los mercaderes y cruzados que regresaban de aquellas tierras llevaron esta idea a Europa, lo que permitió que los habitantes de los Países Bajos refinaran el molino de viento y lo adaptaran para drenar lagos y pantanos en el delta del río Rin.
En España tenemos una imagen muy familiar de los célebres molinos del Campo de Criptana, que tan famosos haría en el siglo XVII el ingenioso hidalgo Don Quijote de la Mancha. Esos famosos molinos de aspas estaban destinados a bombear agua o moler grano y se utilizaron masivamente hasta bien entrado el siglo XIX.
Con el comienzo de la revolución industrial, el uso de estos molinos se redujo significativamente, ya que a partir de ese momento las fuentes principales de energía pasaron a ser las máquinas de vapor alimentadas por carbón y electricidad.
DESDE EL SIGLO XIX HASTA LA SEGUNDA GUERRA MUNDIAL
Cuando la emigración desde Europa llevó esta tecnología a Norteamérica a fines del siglo XVIII y principios del XIX, se comenzaron a usar molinos de viento para bombear agua en granjas y ranchos y luego para generar electricidad utilizada en los hogares y la industria. En la segunda mitad del siglo XIX tuvo lugar uno de los más importantes avances en la tecnología del aprovechamiento del viento, con la aparición del popular molino multi-pala americano, utilizado desde entonces para el bombeo de agua prácticamente en todo el mundo. Sus características se aprovecharían en años posteriores para el diseño de los generadores eólicos actuales.
En 1887, el científico estadounidense Charles F. Brush (17 de marzo de 1849 – 15 de junio de 1929) construyó lo que hoy se admite que fue la primera turbina eólica para la generación de electricidad. Era un gigante, el más grande del mundo, con un diámetro de rotor de 17 metros y 144 palas de rotor, hechas de madera de cedro. Este generador funcionó durante 20 años y cargó las baterías instaladas en el sótano de su casa. A pesar del tamaño de la turbina, la potencia del generador era de apenas 12 kW, debido a que esta clase de turbinas no son particularmente eficientes.
Fue el científico danés Poul la Cour (13 de abril de 1846 – 24 de abril de 1908), que más tarde descubrió que las turbinas eólicas con pocas palas de rotor son más eficientes para la producción de electricidad que las turbinas de palas múltiples, ya que en las primeras se logra una velocidad de rotación mucho mayor que en las del tipo construido por Brush. En 1899, diseño lo que puede calificarse como el primer generador eólico moderno.
Las bases teóricas del aprovechamiento de la energía del viento para generar electricidad se desarrollaron en Alemania en la segunda década del siglo XX y se deben principalmente a Albert Betz (25 de diciembre de 1885 – 16 de abril de 1968), físico alemán que en 1919 enunció la ley que lleva su nombre.
El desarrollo pionero de la energía eólica en Europa tuvo lugar en Dinamarca, donde cobró gran relevancia durante el primer cuarto del siglo XX, contribuyendo a la construcción de un modelo descentralizado de electrificación del país. En 1908 había 72 generadores eólicos, con potencias comprendidas entre 5 kW y 25 kW.
Por otra parte, al otro lado del Atlántico, durante la década de 1930, los molinos de viento se usaron ampliamente para generar electricidad en muchas regiones agrícolas de los Estados Unidos, donde los sistemas de distribución aún no se habían desarrollado. No fue hasta 1941 cuando se instaló la primera turbina de una potencia superior al MW (1.25 MW, para ser precisos). Diseñada por el científico Palmer Cosslett Putnam (1900-1984) y fabricada por la compañía S. Morgan Smith, se instaló en la localidad de Castleton, Vermont, EE. UU., y funcionó por espacio de 1000 horas hasta que un fallo en una de las aspas arruinó su funcionamiento. No se volverían a ver turbinas de esta potencia hasta más de 40 años después. (Ignacio Martil, 2021).
Investigación documental
Energía renovable.
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 hidroeléctrica, eólica, solar, geotérmica, mareomotriz, la biomasa y los biocombustibles.
Las energías renovables han constituido una parte importante de la energía utilizada por los humanos desde tiempos remotos, especialmente la solar, la eólica y la hidráulica. La navegación a vela, los molinos de viento o de agua y las disposiciones constructivas de los edificios para aprovechar la del sol, son buenos ejemplos de ello.
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 las turbinas eólicas que 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. La energía eólica ha sido aprovechada desde la antigüedad para mover los barcos impulsados por velas o hacer funcionar la maquinaria de molinos al mover sus aspas. Es un tipo de energía verde. 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).
El aerogenerador es un generador de corriente eléctrica a partir de la energía cinética del viento, es una energía limpia y también la menos costosa de producir, lo que explica el fuerte desarrollo de esta tecnología. Actualmente se utiliza para su transformación en energía eléctrica a través de la instalación de aerogeneradores o turbinas de viento.
La energía eólica ha generado en lo que va de 2021 un total de 18.014 gigavatios hora (GWh), su mayor cifra de producción de electricidad en un primer trimestre desde que se cuentan con registros (2007), lo que le ha permitido erigirse en la primera fuente de producción del ‘mix’ energético desde enero con una cuota del 28,4%, según datos de Red Eléctrica de España (REE).
Desde el 1 de enero al 25 de marzo, los GWh producidos con eólica suponen más del doble de lo generado por esta tecnología durante el primer trimestre de 2007, primer año del que el operador del sistema cuenta con valores a nivel nacional. Ese ejercicio cerró con una representación de la eólica en la estructura de generación española de tan solo el 9,6%.
Las condiciones climáticas favorables de viento y el aumento de la capacidad instalada registrado en los últimos años han permitido que la producción eólica de este periodo sea así un 32,9% superior a la de 2020, lo que ha llevado también a que más de la mitad de la producción nacional de electricidad (54,6%) sea de origen renovable.
En el periodo, las renovables en su conjunto han sido responsables de casi 35.000 GWh, un 29% superior al registrado en el mismo periodo de 2020.
Además, el pasado 23 de enero, la eólica registró su mayor aportación de energía diaria al ‘mix’ de generación de España al alcanzar la cifra de 413 GWh, un 2,2% más que el anterior máximo, registrado el 13 de diciembre de 2019, día en que el viento anotó 404 GWh.
La eólica es la tecnología de generación con más megavatios de potencia instalada en el país, con un total de 27.370 MW y representa una cuarta parte de los 109.899 MW de potencia instalada, según datos actualizados a febrero de 2021. Desde 2017, el parque de generación español ha sumado cerca de 4.300 nuevos MW de potencia de esta tecnología.
El aprovechamiento de la fuerza del viento no es algo nuevo. Al contrario: hace siglos que se utiliza para mover barcos o moler grano en los antiguos molinos de viento. Transformar esa energía en electricidad no era más que una mera cuestión de tiempo y así fue como surgieron las primeras instalaciones de turbinas eólicas con este fin en el siglo XX.
En la actualidad, el aprovechamiento de la energía eólica para producir electricidad está ampliamente extendido en todo el mundo. Solo en España existen 1.090 parques eólicos, que se distribuyen en 803 municipios, según recoge la Asociación Empresarial Eólica.
Para la obtención de energía eléctrica a partir de eólica se utilizan los llamados aerogeneradores, que muy probablemente habrás visto durante algún viaje, especialmente en zonas montañosas y otros lugares donde el viento circula a gran velocidad. Los más habituales son los de eje horizontal, que son los que se utilizan para producir electricidad a gran escala.
Tal y como explica el Instituto de Diversificación Energética, cada uno de estos aerogeneradores posee un rotor y tres palas de diseño aerodinámico, que captan la energía del viento y la transforman en energía mecánica de rotación. Esto es exactamente lo que ves cuando uno de estos aerogeneradores está en movimiento.
Ese movimiento rotacional generado a partir de la energía del viento se transmite a través de un eje y varias etapas multiplicadoras a un generador, cuya función es la producción de energía eléctrica. Los elementos citados se sitúan sobre una góndola o bastidor que está soportado, a su vez, por una torre o fuste.
Normalmente, estos aerogeneradores se agrupan en concentraciones que reciben el nombre de parques eólicos. Esto permite obtener un mayor aprovechamiento de la energía y reducir el impacto ambiental de las instalaciones.
Los parques eólicos, instalados tanto en tierra como en el mar, están formados por una serie de aerogeneradores que, tal y como hemos explicado, captan la energía cinética del viento para su transformación en energía eléctrica. Se suelen disponer en filas, perpendiculares a la dirección del viento predominante.
La energía eléctrica que produce cada uno de estos aerogeneradores, normalmente a media tensión, se transporta por vía subterránea a una estación transformadora que eleva su tensión. Una línea de evacuación la inyecta después en la red de distribución o de transporte, en el punto de conexión asignado.
Desarrollar un aparato que genere energía eólica de forma fácil y versátil para la carga de diversos dispositivos electrónicos sin contaminar el ambiente, sin ocupar baterías y sin necesidad de ir conectado a un enchufe, con piezas recicladas.
La presente investigación se enfocará en estudiar la importancia de dar a conocer los diferentes tipos de energías renovables y aplicarlas en acciones cotidianas, las cuales generan grandes consumos de energía, como son la carga de diversos dispositivos electrónicos por ejemplo los celulares, tabletas, juegos portátiles entre otros.
Todos hemos escuchado los múltiples efectos que puede ocasionar el mal uso de la energía:
Actualmente, la buena parte de la energía que necesitamos se adquiere de los recursos naturales como carbón, petróleo y gas natural. La necesidad de energía, que se incrementa paulatinamente, hace que se reduzcan estos recursos naturales en cantidades limitadas. El uso en las mismas proporciones de los recursos naturales significará su desaparición total en el futuro inmediato. La situación aumentó la importancia de los recursos de energía sin límite y renovables.
Lo que hace importantes a los recursos de energía renovables es que son limpios. Los combustibles de fósil como petróleo y carbón desatan la contaminación ecológica exhalando gases nocivos. Esta contaminación, que ha llegado a una magnitud irrechazable en el día de hoy, amenaza el futuro de nuestra Tierra. El método más eficiente de luchar contra ello es usar los recursos renovables. Los recursos como viento y olas, que suministran energía sin límite, no hacen ningún daño a la naturaleza.
La energía eólica está siendo usada en muchas áreas desde hace miles de años. A lo largo de la historia, el viento era usado para moler el trigo y en los barcos de velo. En el tiempo presente, la energía eólica es usada para producir electricidad.
Por lo anterior estoy interesada en elaborar una herramienta que nos ayude a minimizar los daños al planeta utilizando energía eólica como principal medio para la carga de nuestros dispositivos electrónicos.
Vídeo de Entrevista
https://drive.google.com/file/d/1lwMoWSJwzqUX54_5yHgorM4UgNrY8rsb/view?usp=sharing
Para desarrollar una máquina eólica es necesario contar con lo siguiente
MATERIALES:
1 motor.
1 disipador para las hélices.
1 ranura USB hembra.
1 multímetro.
1 Regulador 7805
1 base de madera.
4 Tornillos de disco duro.
1 barra de Silicón.
4 Cinturones pequeños.
1 máquina para soldar.
Nota: en este proyecto se utilizó material reciclado de una impresora se obtuvo el motor y de un disco duro unos imanes así como un disipador de calor de una CPU viejito.
PROCEDIMIENTO
1.- Se desmontaron las piezas del disco duro.
2.- Se obtuvo el motor de la impresora.
3.- Se extrajo el disipador de un CPU.
4.- Se montó el motor sobre el disipador para poder hacer unas pruebas de voltaje.
5.- Al verificar que existe energía continua comenzamos con el armado en una estructura de madera.
6.- Conectamos los cables positivo y negativo al regulador 7805 para evitar picos de voltaje, con la ayuda de un adulto se debe de soldar en las patitas del regulador.
7.- Posteriormente se agregara un cable para unir al regulador con el conector hembra USB, de igual manera se deberá de soldar y listo.
8.- Listo tenemos el dispositivo de carga eólica solo falta decorarlo pero será a tu gusto.
Como complemento, se realizó entrevista con un especialista en energías renovables el ingeniero Esteban Ramírez Trejo donde nos platica en dos sesiones la importancia y ventajas de las energías limpias.
Para mi fue muy interesante porque tuve la oportunidad de platicar con un especialista el cual me compartió información muy importante que me ayudo a enriquecer mi proyecto. A continuación se establece un análisis de preguntas y respuestas.
ENTREVISTA CON EL ESPECIALISTA EN ENERGÍAS RENOVABLES
Algunos instrumentos tecnológicos que permitan la generación de energía mediante una manera limpia es decir que no generemos quema de combustibles o hidrocarburos, es energía que para fabricarse no contamina.
México explota más la energía renovable eólica es decir aquella que funciona con el aire, tenemos algunas otras pero son un poquito más contaminantes en este caso la que más explota es la energía eólica y solar fotovoltaica.
Tienen la ventaja de generar energía limpia sin tener que estar contaminando sin generar bióxido de carbono y tienen larga duración, contaminamos menos y nuestros polos no se derriten.
La desviación de rutas de fauna principalmente aves que obviamente tienen su ruta migratoria y por las altas médicas de los generadores eólicos tienen que desviarse de sus rutas haciendo que se pierda.
No son muy precisas ya que tienen muchas interferencias
Una energía renovable que pueda dar energía eléctrica lo que se necesita para empezar es la tecnología en la que vas a ir enfocado como un ejemplo podemos poner energía solar si tú quieres convertir esa energía del Sol lo qué necesitas un panel fotovoltaico posteriormente algo que transforma esa energía a electricidad, etcétera.
Depende la energía que tengas en mente por ejemplo para la solar necesitas un panel solar ,etc
Alemania ellos tienen un 60% de uso de energías limpias energía eólica energía algunos casos un tipo de energía que ase que las vibraciones cuando tú caminas sobre la calle se convierte en electricidad.
Es muy bueno porque no estamos contaminando es decir no es como normalmente se genera el detalle es que se generan gases de efecto invernadero haciendo que se derritan los polos, no estamos contaminando y contribuimos a que la capa de ozono no se destruya.
Los resultados obtenidos derivado de la entrevista al especialista nos menciona que las energías renovables son algunos instrumentos tecnológicos que permitan la generación de energía mediante una manera limpia es decir que no generemos quema de combustibles o hidrocarburos, es energía que para fabricarse no contamina.
Actualmente México explota más la energía renovable eólica es decir aquella que funciona con el aire, tenemos algunas otras pero son un poquito más contaminantes en este caso la que más explota es la energía eólica y solar fotovoltaica.
Las energías renovables tienen la ventaja de generar energía limpia sin tener que estar contaminando sin generar bióxido de carbono y tienen larga duración, contaminamos menos y nuestros polos no se derriten, las cuales son amigables con el medio ambiente.
Una de las desventajas del uso de las energías limpias es la desviación de rutas de fauna principalmente aves que obviamente tienen su ruta migratoria y por las altas médicas de los generadores eólicos tienen que desviarse de sus rutas haciendo que se pierda. No son muy precisas ya que tienen muchas interferencias
Para convertir una energía renovable en electricidad se necesita la tecnología en la que vas a ir enfocado como un ejemplo podemos poner energía solar si queremos convertir esa energía del Sol lo qué se necesita es un panel fotovoltaico posteriormente algo que transforma esa energía a electricidad, etcétera.
En cuestión de aprovechamiento, Alemania tiene un 60% de uso de energías limpias, energía eólica en algunos casos un tipo de energía que ase que las vibraciones cuando la población camina sobre la calle se convierte en electricidad.
Por lo tanto, es muy bueno explotar las energías limpias porque no estamos contaminando es decir no es como normalmente se genera el detalle es que se generan gases de efecto invernadero haciendo que se derritan los polos, no estamos contaminando y contribuimos a que la capa de ozono no se destruya.
Al investigar sobre la importancia de la implementación de energías alternas para evitar los Efectos de Gas Invernadero (EGI) en el planeta, se me hizo de suma importancia el trabajar con energías renovables y que de cierto modo no son aprovechadas de forma correcta, por tal motivo desarrolle un maquina eólica para cargar diversos dispositivos electrónicos, ya que es lo más recurrente al cargar en todos los hogares.
Como nos menciona el especialista, Alemania promueve el uso activo e impulsando las energías renovables, supera el 50% de renovables en su mix eléctrico en 2020, por primera vez, la eólica y la solar superan la producción de los combustibles fósiles.
Al poner a prueba nuestro dispositivo de carga arrojo resultados satisfactorios, al colocarlo en un carro y viajando a una velocidad promedio de 100 km/h el celular se cargó un 20% más de lo que presentaba, en un recorrido de una hora partiendo de la caseta Pirámides – Tulancingo hasta el municipio de Singuilucan estado de Hidalgo.
Los resultados son los esperados al elaborar este dispositivo.
El uso desmedido de los dispositivos móviles y el gran crecimiento de estas tecnologías ha generado un incremento significativo en el consumo de energía a nivel mundial.
Por tal motivo es se suma importancia el utilizar las energías renovables o limpia, para realizar la carga de estos dispositivos y de esa forma reducir los índices de gas invernadero que afectan a nuestro planeta.
Al utilizar este tipo de tecnologías pondremos nuestro granito de arena para mejorar nuestro medio ambiente, en lo personal me agrada mucho el proyecto ya que busca un beneficio social y el realizarlo es muy práctico, sencillo.
Con este proyecto aprendí el futuro de la energía eólica, y como podemos utilizarla para disminuir el impacto ambiental, demostrando que si es posible
Ahora entiendo que las energías limpias se han convertido en una fuente de generación de electricidad para el cambio, que sea mas limpio y sostenible.
La tecnología avanza rápidamente y con ello los seres humanos debemos adaptarnos para producir energía barata, como todo tiene sus ventajas y desventajas pero sin duda las ventajas hacen que nos olvidemos de sus desventajas y poco a poco al trabajar en ellos podremos disminuirlas.
Al ver mi generador funcionar me emociona ya que este prototipo se puede trabajar para hacerlo aun mas potente y en algún momento comercializarlo.
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