GENERADOR ELECTRICO

GENERADOR ELÉCTRICO DE ENERGÍA SOSTENIBLE

 

AUTORES:

 

JOHANA DIAZ CUBIDES

NIXON LEONARDO CONTRERAS SANDOVAL

 

 

                                                             

 

ESCUELA COLOMBIANA DE CARRERAS INDUSTRIALES ECCI

FACULTAD DE INGENIERIA

GESTION EN PROCESOS INDUSTRIALES

BOGOTA D.C.

2013

OBJETIVOS

 

1)    Con lo estudiado a lo largo del curso y el trabajo de investigación que nos permite incentivar ideas para generar proyectos.

2)    Innovar y ofrecer aportes en materia de tecnológica solidarios con el medio ambiente que funcionen igual o mejor que los actuales pero que permitan un desarrollo sostenible.

3)    Aprovechar las herramientas adquiridas en la carrera en pro de nuestro desarrollo como futuros ingenieros y empresarios.

4)    Optimizar la energía por medio de diversos diseños con energías más económicas

ANTECEDENTES

 

Como ya hemos visto con anterioridad, la primera revolución industrial, nacida en Inglaterra en el siglo XVIII, había significado un enorme avance al reemplazar la utilización de la energía hidráulica durante las primeras décadas de ese siglo, por la energía térmica en las maquinas a vapor . El desarrollo industrial planteaba cada vez con más urgencia la disposición de energía en mayores cantidades, en forma más sencilla y suficiente en si utilización y de fácil transporte. No será hasta finales del siglo XIX cuando las formas de producción y distribución de la energía eléctrica posibiliten la segunda revolución industrial que llevo a Alemania y Estados Unidos de Norteamérica a la hegemonía tecnológica mundial. Han sido estas dos máquinas, los generadores eléctricos y motores eléctricos, los que han impactado profundamente en los cambios de las estructuras de la vida económica, social y cultural del ser humano. Ambas maquinas son de una estructura simple, compuesta de dos partes fundamentales: La parte fija llamada estator y la parte móvil, que rota, llamada rotor. Cuando se trata de un generador, la parte móvil o rotor se hace girar aplicándole una fuerza externa, proporcionándole así energía mecánica de movimiento que se transforme en energía eléctrica. En cambio, cuando funciona como motor eléctrico del estator proviene energía eléctrica, la que se transforme en energía de movimiento rotacional. Mecánica.

GENERADOR ELECTRICO
Un generador eléctrico es un dispositivo que convierte energía mecánica en energía eléctrica. Mantiene por tanto una diferencia de potencial entre dos puntos denominados polos. Por la ley de Faraday, al hacer girar una espira dentro de un campo magnético, se produce una variación del flujo de dicho campo a través de la espira y por tanto se genera una corriente eléctrica

Este principio toma energía mecánica para producir el movimiento , este produce la electricidad por ser generada.

El segundo principio, es el llamado, LA ACCION DEL MOTOR, este es simplemente las fuerzas mecánicas entre imanes. Cuando dos imanes (O electroimanes) se aproximan uno a otro, uno es atraído o repelido con respecto al otro, algunos motores usan un imán permanente y un electroiman, de cualquier manera, la energía eléctrica crea al menos uno de los campos magnéticos, entonces. Las fuerzas entre los dos campos magnéticos producen el movimiento.

a continuacion un breve video que explica el funcionamiento de un generador electrico
http://www.youtube.com/watch?feature=player_detailpage&v=yDP1ihcI9ts


FUNCIONAMIENTO DE CENTRALES DE GENERACION DE ENERGIA ELECTRICA

En las centrales de generación de energía eléctrica (nucleares, térmicas, hidráulicas…) la energía mecánica que el generador transforma en energía eléctrica proviene del movimiento de una turbina, accionada dependiendo del tipo de central por vapor de agua, aire o agua. En la figura inferior se ha representado esquemáticamente

 

GENERADORES
Transformación de la energía
Se indican de modo esquemático la energía de partida y el proceso físico de conversión. Se ha considerado en todos los casos conversiones directas de energía. Por ejemplo, el hidrógeno posee energía química y puede ser convertida directamente en una corriente eléctrica en una pila de combustible. También sería su combustión con oxígeno para liberar energía térmica, que podría expansionar un gas obteniendo así energía mecánica que haría girar un alternador para, por inducción magnética, obtener finalmente la corriente deseada.

este es  un generedor de energia casero

ENERGIA EOLICA

La energía eolica es la energía cuyo origen proviene del movimiento de masa de aire es decir del viento.

En la tierra el movimiento de las masas de aire se deben principalmente a la diferencia de presiones existentes en distintos lugares de esta, moviéndose de alta a baja presión, este tipo de viento se llama viento geoestrofico.

Para la generación de energía eléctrica  apartir de la energía del viento a nosotros nos interesa mucho mas el origen de los vientos en zonas mas especificas del planeta, estos vientos son los llamados vientos locales, entre estos están las brisas marinas que son debida a la diferencia de temperatura entre el mar y la tierra , también están los llamados vientos de montaña que se producen por el calentamiento de las montañas y esto afecta en la densidad del aire y hace que el viento suba por la ladera de la montaña o baje por esta dependiendo si es de noche o de día.

VIDEO EXPLICATIVO DE LA ENERGIA EÓLICA Y SU ORIGEN

 

ALGUNOS VIDEOS QUE SERIA INTERESANTE QUE LOS VEAN

MARCO TEORICO

Desde los albores de la civilización el hombre viene utilizando 
la energía eólica para la obtención 
de potencia mecánica, en el pasado mas lejano activando un sistema 
de propulsión de acción 
como lo es la vela y desde hace dos milenios activando turbinas de 
acción como son los molinos de viento.
La vela como sistema propulsivo de embarcaciones y el molino de 
viento como motor industrial evolucionaron 
sobre bases netamente empíricas y se perfeccionaron en numerosas variantes, pero 
fueron abandonados 
para la gran mayoría de las aplicaciones productivas cuando el desarrollo de 
las máquinas térmicas 
permitió al hombre aprovechar las grandes reservas de energía química almacenada
 en los combustibles 
fósiles convirtiéndolo a fuerza motriz y energía eléctrica. 

QUE ES Y DE DONDE VIENE
La energía eólica es una forma indirecta de energía solar. Las diferencias de 

presión y 
temperatura en la atmósfera,
 por la absorción de la radiación solar, son las que ponen en movimiento
 los vientos.
 El calentamiento del aire 
de la atmósfera en forma desigual provoca la circulación entre zonas con 
temperaturas distintas. 
Este viento 
produce una energía (llamada eólica en referencia al dios Eolo, el mitológico 
dios del viento) 
utilizada desde
 hace mucho tiempo por el hombre en la navegación marina, en la molienda del 
grano y en la
 extracción del agua
 de los pozos, entre otros usos.

La energía del viento que es posible captar con una máquina eólica, es directamente proporcional a la densidad del aire, a la superficie de captación y al cubo de la velocidad del viento. Naturalmente existen perturbaciones como resultado de otras fuerzas y además, a escala local, la orografía ejerce un efecto muy importante sobre las características del suelo.

La energía eólica si bien es de alto nivel de calidad por ser cinética, 
no es en el fondo de baja entropía 
por carecer del ordenamiento que caracteriza a las formas nobles, en la eólica el 
desorden se manifiesta 
más en el tiempo que en el espacio por la gran variabilidad de la velocidad 
instantánea de los v
ientos de superficie. 

¿Cómo se obtiene y se aprovecha?

La captación de energía de los vientos se proyecta actualmente por medio 
de maquinas motrices
 mucho más sofisticadas que los primitivos milenios de vientos. La transformación 
de la energía 
captada a la forma en que se la requiere, se realiza por medio de convertidores
 adecuados debidamente 
a la maquina motriz.

Las teorías generales y particulares del comportamiento de las turbinas eólicas y convertidores usuales fueron desarrolladas a partir de las máquinas más corrientes, pero su difusión es aún limitada.

Las máquinas eólicas

Actualmente la energía eólica se aprovecha de dos formas bien diferenciadas:

Por una parte se utilizan para sacar agua de los pozos un tipo de eólicas llamados aerobombas, actualmente hay un modelo de máquinas muy generalizado, los molinos multipala del tipo americano. Directamente a través de la energía mecánica o por medio de bombas estos molinos extraen el agua de los pozos sin mas ayuda que la del viento. Por otra, están ese tipo de eólicas que llevan unidas un generador eléctrico y producen corriente cuando sopla el viento, reciben entonces el nombre de aerogeneradores.

El proceso de producción de estos dispositivos es una combinación de diversas tecnologías. Para el sistema de captación, compuesto por un determinado número de aspas que transforman la energía del viento en energía mecánica se utiliza la tecnología de la ventilación industrial. Para los sistemas de regulación, transmisión y generación de energía eléctrica se utilizan procesos de la industria electrónica y electromecánica.

Los aerogeneradores tienen aspas o hélices que hacen girar un eje central conectado, mediante una serie de engranajes (la transmisión) al generador eléctrico.

Un generador eólico o aerogenerador, es básicamente un gigantesco molino de viento conectado a un generador eléctrico que aprovecha la fuerza del viento para mover las aspas del molino y producir energía.

El mayor caudal de viento mayor cantidad de giros hará la hélice del aerogenerador, produciendo más energía. Los aerogeneradores generalmente van conectados al sistema de interconexión eléctrica, de tal manera que se disponga de la energía generada inmediatamente se produce.

La energía producida por los aerogeneradores es completamente limpia, no produce ningún tipo de contaminación ni residuos, por lo que se considera uno de los sistemas de generación de energía más limpios que existen actualmente. Los aerogeneradores pueden trabajar de manera aislada o conectados entre sí formando un parque eólico.

ENERGIA

Imagen cortesía de Nordex

La implementación de sistemas de generación de energía a partir de aerogeneradores está siendo aplicada con éxito alrededor del mundo, debido principalmente al aumento de la demanda de energía y a los altos costos de generación de energía a partir de combustibles no renovables y su impacto en el medio ambiente.

ENERGIA 2
Parque eólico en Palm Springs, California, Estados Unidos

Los parques eólicos están siendo implementados en zonas poco habitadas o desérticas con gran caudal de viento. Uno de los parques eólicos más grandes del mundo se encuentra ubicado en Palm Springs al sur de California en Estados Unidos, ésta es una de las regiones con mayor caudal de viento del mundo, allí se encuentran instalados actualmente 3.218 aerogeneradores, que producen 615 megavatios, energía suficiente para alimentar las necesidades de una ciudad como Pereira con 400.000 habitantes aproximadamente.

Ventajas de la energía eólica

La energía eólica no contamina, es inagotable y frena el agotamiento de combustibles fósiles contribuyendo a evitar el cambio climático. Es una tecnología de aprovechamiento totalmente madura y puesta a punto.

Es una de las fuentes más baratas, puede competir en rentabilidad con otras fuentes energéticas tradicionales como las centrales térmicas de carbón (considerado tradicionalmente como el combustible más barato), las centrales de combustible e incluso con la energía nuclear, si se consideran los costes de reparar los daños medioambientales.

Generar energía eléctrica sin que exista un proceso de combustión o una etapa de transformación térmica supone, desde el punto de vista medioambiental, un procedimiento muy favorable por ser limpio, exento de problemas de contaminación, etc. Se suprimen radicalmente los impactos originados por los combustibles durante su extracción, transformación, transporte y combustión, lo que beneficia la atmósfera, el suelo, el agua, la fauna, la vegetación, etc.

La utilización de la energía eólica para la generación de electricidad presenta nula incidencia sobre las características fisicoquímicas del suelo o su erosionabilidad, ya que no se produce ningún contaminante que incida sobre este medio, ni tampoco vertidos o grandes movimientos de tierras.

Al contrario de lo que puede ocurrir con las energías convencionales, la energía eólica no produce ningún tipo de alteración sobre los acuíferos ni por consumo, ni por contaminación por residuos o vertidos. La generación de electricidad a partir del viento no produce gases tóxicos, ni contribuye al efecto invernadero, ni a la lluvia ácida. No origina productos secundarios peligrosos ni residuos contaminantes. Cada KW/h de electricidad, generada por energía eólica en lugar de carbón, evita:

0,60 Kg         CO2,  dióxido de carbono

1,33 gr           SO2,  dióxido de azufre

1,67 gr           NOx,  óxido de nitrógeno.

La electricidad producida por un aerogenerador evita que se quemen diariamente miles de kilogramos de lignito negro en una central térmica. Ese mismo generador produce idéntica cantidad de energía que la obtenida por quemar diariamente 1.000 Kg de petróleo. Al no quemarse esos Kg de carbón, se evita la emisión de 4.109 Kg de CO2, lográndose un efecto similar al producido por 200 árboles. Se impide la emisión de 66 Kg de dióxido de azufre -SO2– y de 10 Kg de óxido de nitrógeno -NOx– principales causantes de la lluvia ácida.

La energía eólica es independiente de cualquier política o relación comercial, se obtiene en forma mecánica y por tanto es directamente utilizable. En cuanto a su transformación en electricidad, esta se realiza con un rendimiento excelente y no a través de aparatos termodinámicos con un rendimiento de Carnot siempre pequeño.

Al finalizar la vida útil de la instalación, el desmantelamiento no deja huellas.

Desventajas de la energía eólica

El aire al ser un fluido de pequeño peso específico, implica fabricar máquinas grandes y en consecuencia caras. Su altura puede igualar a la de un edificio de diez o más plantas, en tanto que la envergadura total de sus aspas alcanza la veintena de metros, lo cual encarece su producción.

Desde el punto de vista estético, la energía eólica produce un impacto visual inevitable, ya que por sus características precisa unos emplazamientos que normalmente resultan ser los que más evidencian la presencia de las máquinas (cerros, colinas, litoral). En este sentido, la implantación de la energía eólica a gran escala, puede producir una alteración clara sobre el paisaje, que deberá ser evaluada en función de la situación previa existente en cada localización.

Un posible impacto negativo es el ruido producido por el giro del rotor, pero su efecto no es mas acusado que el generado por una instalación de tipo industrial de similar entidad, y siempre que estemos muy próximos a los molinos.

También ha de tenerse especial cuidado a la hora de seleccionar un parque si en las inmediaciones habitan aves, por el riesgo mortandad al impactar con las palas, aunque existen soluciones al respecto como pintar en colores llamativos las palas, situar los molinos adecuadamente dejando “pasillos” a las aves, e, incluso en casos extremos hacer un seguimiento de las aves por radar llegando a parar las turbinas para evitar las colisiones.

UNA ENERGÍA EN DESARROLLO

30.000 aerogeneradores en todo el mundo:

image007.png (7015 bytes)

La energía eólica está conociendo un crecimiento importante a escala mundial. Actualmente se calculan unos 30.000 generadores eólicos repartidos por el planeta.

La industria eólica emplea directamente a más de 4.000 personas y existen unas 30 empresas para la fabricación de aerogeneradores.

Hoy en día esta energía limpia, renovable y de gran potencial eléctrico ha aumentado sus posibilidades para la producción de energía eléctrica, ya que las nuevas tecnologías aplicadas irán permitiendo hacer más rentable la obtención de energía a partir de esta fuente. Teniendo en cuenta que sólo el 10% de esta energía se encuentra disponible cerca del suelo, el potencial sigue siendo considerable. Para aprovecharlo, sería necesario cubrir las tierras emergidas y las superficies marinas con enormes motores eólicos.

Con estas condiciones, es razonable estimar que por mucho tiempo las aplicaciones de la energía eólica se limitarán a utilizaciones locales o bien como fuente complementaria en la alimentación de las redes eléctricas.

Las zonas más favorables para la implantación de grandes motores eólicos son las regiones costeras y las grandes estepas, donde vientos constantes soplan regularmente. En general, como la velocidad del viento aumenta con la altura, los emplazamientos más favorables son los cerros y las colinas que dominan un terreno despejado, sin obstáculos que originen turbulencias. Para obtener buenos resultados, es necesaria una velocidad media del viento superior a 30 km/h (fuerza 5 en la escala de Beaufort).

LA ENERGÍA EÓLICA EN COLOMBIA

Nuestro país alcanza la cúspide de la pirámide de países con mayores recursos naturales renovables y no renovables.  Quizás  porque no sabemos lo que no es tener esta gran riqueza, hasta hace pocos años estábamos dejando pasar el tiempo sin pensar por un instante en el aprovechamiento sostenible de los recursos naturales.

Además de esto, tenemos topografías muy variadas que en conjunción con la ubicación geográfica hacen de nuestro país un lugar indicado para desarrollar proyectos que involucren la energía del viento, y en un futuro quizás no muy lejano el aprovechamiento máximo de ésta.

Colombia, por ser un país en vías de desarrollo, la mayoría de la población es rural y su nivel de vida es mísero, lo cual ha motivado el desplazamiento y asentamiento en sectores urbanos.  Es por éste motivo y los anteriores que me atrevo a proponer que empecemos a trabajar por el aprovechamiento de energías alternativas, como lo es la eólica.  Si se lograra establecer aerogeneradores y aerobombas en nuestro territorio colombiano, tendríamos

la oportunidad de ofrecer a sectores apartados, recursos energéticos e hidrológicos, sin que ellos tengan que pagar tarifas altas por un servicio que es estrictamente necesario, lo cual sería una alternativa de motivación para regresar a los campesinos a sus orígenes.

Debemos por tanto, buscar mecanismos de apoyo por parte del Estado para el desarrollo de idas que nos llevan al aprovechamiento de nuestros recursos naturales, pues toda idea es válida, y toda actividad posible.

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