Física ll
Integrantes:
Joana Karel González Rosales
Diego Armando Suarez Galindo
Emmanuel Hernández Sánchez
Yael Álvarez Bravo
José Alfredo Chávez Isojo
3er semestre Grupo: 515
Número de equipo: 6
Nombre
del proyecto: Generador de energía eólica
Principios físicos que sustenta un
generador de energía eólica:
Como
primer principio físico consideramos la ley
de ohm llamada en honor a el físico alemán George Simón Ohm,
que la descubrió en 1827, esta permitió relacionar
la intensidad con la fuerza automotriz
la cual
se expresa mediante la ecuación donde es
la fuerza electromotriz en voltios (v) , l es la intensidad en
amperios (A) y R es la resistencia en ohmios(Ω).
J
Bronowski, M Bruce - Lecturas Universitarias, 1985 - mundodescargas.com
Como
segundo principio que ayudo a la creación de un generador
eloica fue el la ley de betz la cual dice que Cuanto mayor sea la energía
cinética que un aerogenerador extraiga del viento, mayor será la ralentización
que sufrirá el viento que deja el aerogenerador.
La
ley de Betz dice que sólo puede convertirse menos de 16/27 (el 59 %) de la
energía cinética en energía mecánica usando un aerogenerador.
La
ley de Betz fue formulada por primera vez por el físico alemán Albert Betz en
1919. Su libro "Wind-Energie", publicado en 1926, proporciona buena
parte del conocimiento que en ese momento se tenía sobre energía eólica y
aerogeneradores.
Es
sorprendente que se pueda hacer una afirmación general tan tajante que se pueda
aplicar a cualquier aerogenerador con un rotor en forma de disco.
La
demostración del teorema requiere algo de matemáticas y de física, pero no se
desanime por eso, tal y como escribe en su libro el propio Betz
© Copyright
1997-2003 Asociación danesa de la industria eólica
Actualizado el 7 de mayo 2003 http://www.windpower.org/es/tour/wres/betz.htm
Actualizado el 7 de mayo 2003 http://www.windpower.org/es/tour/wres/betz.htm
Problemática social que resuelve:
La
problemática social que resuelve este proyecto es que podamos disminuir las energías
industriales y así mismo poder ayudar al medio ambiente para poder prevenir más
la contaminación por las energías industriales ya que generan demaciado dióxido
de carbono y eso perjudica el ambiente eso se hace con la finalidad de que el
planeta cambie, nosotros utilizamos el proyecto de energía eólica para así
mismo poder generar energía limpia que no dañe el planeta la cual proviene del
aire esta la podemos utilizar para generar energía limpia para nuestro hogar y
reemplazarla por la energía que se conoce actualmente está energía eléctrica se
utiliza de energías industriales las cuales son contaminantes y este proyecto
nos puede servir para poder disminuir ese tipo de energías y no contaminar más
el medio ambiente
A quien va dirigido:
La
energía eólica va dirigida para el estado de México ya que se pretende mejorar
la calidad del medio ambiente con este proyecto y poder producir energía un
poco más limpia y barata para los mexicanos se pretende empezar en las
comunidades grandes para que poco a poco vaya modificando a la humanidad y
poder progresar con esto en Toluca estado de México ya se colocaron unos
generadores
El
objetivo de esta investigación fue analizar las mediciones de la velocidad del
viento en la zona del Valle de Toluca del Estado de México del año 2012,
obtenidas de un aerogenerador instalado dentro de las instalaciones de la
Universidad politécnica del Valle de Toluca, para definir si la energía
disponible pudiera ser capaz de eliminar un colorante como contaminante
contenido en agua, a través de un proceso electroquímico, a nivel experimental.
Las mediciones fueron obtenidas de un aerogenerador modelo WHISPER 500, Peso 70
Kg, diámetro de hélices 4.5 metros, voltaje generado 24, 32, 48 Volts en
corriente directa, 3000 W de potencia alcanzada a 10.5 m/s, 3200 W de potencia
máxima alcanzada a 12 m/s. El aerogenerador empieza a generar energía eléctrica
a partir de una velocidad del viento de 3.4 m/s y se pretende trabajar a 24
volts. Se tomaron en total 46751 lecturas. De febrero a mayo se obtuvo el valor
más alto de velocidad del viento promedio constante de 6 m/s. En enero se tiene
una velocidad constante promedio de 5 m/s; de igual manera para los meses Junio
a diciembre.
Aplicaciones.
•
Energía mecánica: Bombeo de agua y riego
•
Energía térmica: Acondicionamiento y refrigeración de almacenes, refrigeración
de productos agrarios, secado de cosechas, calentamiento de agua
•
Energía eléctrica: aplicación más frecuente, pero que obliga a su
almacenamiento o a la interconexión del sistema de generación autónomo con la
red de distribución eléctrica
Potencia
de Entrada y de Salida para un aerogenerador. La potencia, P, de entrada, de un
aerogenerador, va a depender de una serie de factores, como son:
Ü Velocidad
del viento, v (m/s)
Ü Superficie
de captación, S (m2)
Ü Densidad
del aire, d (kg/m3) De la siguiente manera: P = 1/2 · d · S · v3 Obteniendo un
valor para la potencia en W Para obtener la potencia de salida, simplemente
debemos tener en cuenta el coeficiente de aprovechamiento.
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. Sin embargo, hasta hace
poco tiempo no la generación de electricidad a través de aerogeneradores no ha
jugado un gran papel.
Con
la primera crisis del petróleo en los años 70, sobre todo a partir de los movientes
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
electricidad mundial. Alemania, USA y España son los tres países con más
energía eólica instalada del mundo.
Materiales:
-4 diodos o leds
-1 motor dinamo para generar
corriente eléctrica
- 1 hélice
-1 tuvo de pbc de 30 cm
- 1 tuvo de pbc de 5 cm
-1 codo (donde quepan los
tubos anteriores)
-4 casas armables
-papel tercio pelo verde
-1 metro de cable
-1 metro de cable
-4 popotes
- pegamento para los tubos
de pbc
-4 popotes
-tijeras
-pegamento liquito
-cinta de aislar
Tablas y graficas obtenidas de las pruebas:
Tabla de datos
|
||
Tiempo
|
Distancia
|
Energía
|
30 minutos
|
5 kilómetros
|
25 volts
|
35 minutos
|
5.83 kilómetros
|
29.15 volts
|
40 minutos
|
6.66 kilómetros
|
33.3 volts
|
45 minutos
|
7.5 kilómetros
|
37.5 volts
|
50 minutos
|
8.33 kilómetros
|
41.65 volts
|
60 minutos
|
10 kilómetros
|
50 volts
|
Tablas de
predicciones
|
||
Tiempo
|
Distancia
|
Energía
|
90
minutos
|
15
kilómetros
|
75 volts
|
120
minutos
|
20
kilómetros
|
100 volts
|
180
minutos
|
30
kilómetros
|
150 volts
|
190
minutos
|
31.66
kilómetros
|
158.3
volts
|
Viabilidad de la implementación del
prototipo:
La
inversión en parques eólicos en México supera 6,000 millones de dólares.
Éstos son los estados que generarán más megavatios con energía eólica en
2018.
Es
un hecho que la mayoría de las naciones en el mundo están tratando, en mayor o
menor medida, de emplear más energías alternas, una de ellas la eólica. En México, la inversión realizada a la fecha en
parques eólicos supera 6,000 millones de dólares (mdd), con más de 1,400
aerogeneradores operando.
Entre
2015 y 2018, según México WindPower, se estiman inversiones superiores a 12,000
mdd. En 2014, el país atrajo 2,100 mdd en inversión en energías
renovables, 40% más que en 2013, de acuerdo con el informe Tendencias
globales de inversión en energías renovables2015, del Programa de las Naciones
Unidas para el Medio Ambiente. Esto sitúa a México por arriba de otras
economías emergentes como Indonesia (1,800 mdd), Turquía (1,800 mdd), Chile
(1,400 mdd) y Kenia (1,300 mdd).
Por
su parte, la IEA (siglas en inglés de la Agencia Internacional de Energía) ha
pronosticado que costará 44 billones de dólares (bdd) hacer el cambio a 100% de
energías renovables para el año 2050.
Estos
son los estados que generarán más megavatios con energía eólica en
2018.
1. Oaxaca: 5,564
megaviatios.
2. Tamaulipas: 1,350
megavatios.
3. Coahuila: 1,080
megavatios.
4. Nuevo León: 642
megavatios.
5. Jalisco: 399
megavatios.
¿Dónde se puede usar?
La energía eólica es una de las
energías renovables más usadas del mundo, pero en España solo existen unos
10.000 mini aerogeneradores que producen la ridícula cifra de 10 Megavatios de
energía.
Irlanda,
Dinamarca, Israel, Italia, Japón, Canadá o Alemania son los países
que lideran el uso de energía eólica en el hogar. Mientras tanto, en España, el
sector sigue paralizado debido a una legislación totalmente restrictiva con
este tipo de energía renovable (al igual que con la energía solar).
La energía eólica la puede usar la
comunidad ya que es una energía limpia o no es necesario que sea que la cobren
y podrían usarla en cualquier momento
Conclusiones:
En México se cuenta con la central eólica de
la Ventosa en Oaxaca, operada por CFE, con una capacidad instalada de 1.5 MW y
una capacidad adicional en aerogeneradores y Aero bombas, según el Balance
nacional de energía de 1997, de alrededor de 2.4 MW. Existen varias ventajas
competitivas de la energía eólica con respecto a otras opciones, como son: Se
reduce la dependencia de combustibles fósiles. Los niveles de emisiones
contaminantes, asociados al consumo de combustibles fósiles se reducen en forma
proporcional a la generación con energía eólica. Las tecnologías de la energía
eólica se encuentran desarrolladas para competir con otras fuentes energéticas.
El tiempo de construcción es menor con respecto a otras opciones energéticas.
Al ser plantas modulares, son convenientes cuando se requiere tiempo de
respuesta de crecimiento rápido. La investigación y desarrollo de nuevos
diseños y materiales para aplicaciones en aerogeneradores eólicos, hacen de
esta tecnología una de las más dinámicas, por lo cual constantemente están
saliendo al mercado nuevos productos más eficientes con mayor capacidad y
confiabilidad. Energía eólica, es perfectamente factible, tanto desde el punto
de vista técnico, como económico, pudiendo competir, en algunos casos, con los
sistemas convencionales. b) la desalación por energía eólica constituye una
forma ideal de "almacenar" esta energía, en aquellas zonas del
planeta donde escasea el agua potable. De esta manera, con el análisis termo
económico se identifica qué equipos o bloques de la instalación son más
ineficientes y cuáles son los que presentan mayor influencia sobre el coste
unitario del agua desalada, a fin de proponer sugerencias que mejoren u
optimicen el proceso de producción. Finalmente, otro aspecto interesante es el
esfuerzo por ofrecer una panorámica actualizada de la aplicación de las
energías renovables a la desalación por ósmosis inversa, así como las
perspectivas de investigación que reseña la literatura tanto en lo referente a
la propia tecnología de ósmosis inversa como a la aplicación de la energía
solar térmica. Otra conclusión particular puede señalarse que en Canarias,
actualmente, dichos sistemas no compiten económicamente con los convencionales,
sin embargo, permiten incrementar la penetración de energías renovables en las
redes insulares y, cuanto se presenten ciertos escenarios, quizá en un tiempo
no muy lejano, podrán ser competitivos también económicamente. También podemos
decir que la ocupación de la energía eólica en diferentes partes del globo,
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. En general, es muy utilizada en algunos países
industrializados 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.
Referencias:
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