11proyecto aerogenerador (1)

INSTITUTO TECNOLGICO SUPERIOR DE COATZACOALCOS


TEMA:

AEROGENERADOR DE EJE VERTICAL

MATERIA:

MAQUINAS DE FLUIDOS INCOMPRESIBLES

DOCENTE:

M.I. CARLOS FERNANDO CANCINO NOLASCO

INTEGRANTES:

OSMAN ULISES PACHECO FRANCISCO MORALES IGNACIO VCTOR MANUEL AGUSTN GERMAN JOS ALBERTO IGNACIO SALOMN JESS MANUEL

COATZACOALCOS. VERACRUZ. Diciembre, 2014


INTRODUCCIN

Las energas alternativas en el presente han tenido una gran aceptacin ya que

el precio para la obtencin de esta, ha ido sufrido constantes inflaciones. Por tal

motivo se han diseado distintas alternativas para adquirirlas, un ejemplo claro de

esto son los aerogeneradores, estos funcionan aprovechando la energa que

produce las corrientes de aire, con ayuda de aspas o paletas como comnmente

se le denominan.

La energa elica se considera una forma indirecta de energa solar. Entre el 1 y

2% de la energa proveniente del sol se convierte en viento, debido al movimiento

del aire ocasionado por el desigual calentamiento de la superficie terrestre. La

energa cintica del viento puede transformarse en energa til, tanto mecnica

como elctrica.

La energa elica, transformada en energa mecnica ha sido histricamente

aprovechada, pero su uso para la generacin de energa elctrica es ms reciente,

existiendo aplicaciones de mayor escala desde mediados de la dcada del 70 en

respuesta a la crisis del petrleo y a los impactos ambientales derivados del uso

de combustibles fsiles.


DESARROLLO

FUNDAMENTO TERICO

La energa elica es la energa obtenida a partir del viento, es decir, la energa

cintica generada por efecto de las corrientes de aire, y que es convertida en otras

formas tiles de energa para las actividades humanas.

En la actualidad, la energa elica es utilizada principalmente para producir

electricidad mediante aerogeneradores, conectados a las grandes redes de

distribucin de energa elctrica. Los parques elicos construidos en tierra

suponen una fuente de energa cada vez ms barata, competitiva o incluso ms

barata en muchas regiones que otras fuentes de energa convencionales.

Pequeas instalaciones elicas pueden, por ejemplo, proporcionar electricidad en

regiones remotas y aisladas que no tienen acceso a la red elctrica, al igual que

hace la energa solar fotovoltaica.

Generacin de energa elctrica:

En una turbina de viento hay un rotor que posee 2-3 hojas que son empujadas por

el viento, lo que provoca que el rotor gire el generador para producir electricidad.

En una granja elica, se agrupan turbinas de viento en formaciones. Las granjas

elicas se ubican en lugares con patrones de vientos constantes. Esto genera

grandes cantidades de electricidad.


Eficiencia

El rendimiento depende del tipo de aerogenerador y del rgimen de viento

del sitio donde est operando la mquina. Las turbinas elicas se disean para

trabajar en determinadas condiciones del viento. Cuando la mquina se ubica en

un sitio donde las condiciones son diferentes a las de diseo, sta se comporta

con un rendimiento menor.

El rendimiento global del aerogenerador comprende, primeramente, el

rendimiento del rotor. La potencia mxima que puede capturar un rotor, est

limitada por el conocido lmite de Betz, en honor a su descubridor, el alemn

Alberto Betz. El lmite de Betz es 59,3% de la potencia disponible del viento de

aproximacin al rotor. Realmente, los rotores capturan menos potencia que la

mxima que expresa el lmite de Betz. A esto se le suma la eficiencia del tren de

potencia, que puede llegar a 90%, y la eficiencia del generador elctrico, que vara

significativamente, en dependencia del grado de carga a que est sometido. Si el

tren de potencia posee caja multiplicadora, el rendimiento es menor que cuando

no la posee, como es el caso de la mayora de los pequeos aerogeneradores que

existen en el mercado. A esto se le suman las prdidas por desalineacin del rotor

con respecto a la direccin del viento, debido al tiempo que demora la mquina en

ubicarse frente al viento.

A diferencia de los grandes aerogeneradores que se instalan en sitios con

velocidades apreciables, los pequeos aerogeneradores se ubican donde existe la

necesidad. Por lo general, donde existen las necesidades no se producen altas

velocidades del viento, todo lo contrario, lo ms probable es que las velocidades

del viento sean bajas. Debido a esto, esas pequeas mquinas convenientemente

se disean para que trabajen mejor a bajas velocidades del viento. De aqu que en

sitios con vientos altos, la eficiencia de los pequeos aerogeneradores sea baja.


Si bien en sitios con velocidades bajas (4 m/s) puede llegar a casi 30%, en lugares

con altas velocidades (7 m/s) slo convierte entre 15 y 16%. Para valores

intermedios, como 5-6 m/s, puede ser alcanzable un valor de 25 y 21%,

respectivamente.

Los grandes aerogeneradores con mejores diseos aerodinmicos llegan como

mximo a 40%. En general, los rendimientos de los aerogeneradores se mueven

entre 12 y 40%. El rendimiento total de los pequeos aerogeneradores se estima

entre 15 y 30%.

Los componentes de un aerogenerador son:

La hlice o rotor. Es la parte expuesta al viento, que al girar sus paletas,

transmiten la energa generada por su movimiento a una caja de engranajes.

Turbina o caja de engranajes. Reciben la energa procedente de la hlice y la

transmiten al generador.

Freno. Necesario para regular el funcionamiento de la instalacin.

Generador. Equipo donde se produce electricidad a partir del movimiento.

Gndola o carcasa de proteccin. Dentro de esta carcasa van incluidos los

equipos principales del aerogenerador.

Torre. Es la encargada de sujetar a los componentes arriba citados. Cunto ms

alta sea la torre, ms posibilidades tenemos de conseguir vientos de mayor

velocidad, y de alejarnos de la turbulencias del viento inferior. La torre se suele

construir de acero o de hormign.


Equipo de Control. Alojado en el interior de la torre, para controlar todo el

generador, en funcin de las condiciones exteriores y de las necesidades de

produccin.

Aerogenerador mostrando sus principales componentes:

1. Base de hormign u otro material para la sujecin del aerogenerador.

2. Salida de la electricidad producida para su envo a la red elctrica.

3. Torre del aerogenerador. Cuando mayor sea su altura ms posibilidades existen

de alcanzar vientos de mayor velocidad.

4. Escalera interior de acceso a la gndola y resto de componentes para su

inspeccin y mantenimiento.

5. Sistema de orientacin, segn sople el viento.6. Gndola donde se incluyen

equipos del aerogenerador.

7. Generador, que es el produce la electricidad a partir de la energa mecnica de

las palas.

8. Anemmetro para conocer la velocidad y direccin del viento en todo momento.

9. Freno de control del aerogenerador.

10. Caja de cambios.

11. Palas. Normalmente los aerogeneradores tienen tres palas.

12. Inclinacin variable de la pala.

13. Rueda del rotor.


Transformacin del giro lento de las paletas de un aerogenerador, en un giro

rpido para generar electricidad.

La energa elica es la energa renovable que ms se est utilizando en la

actualidad para generar electricidad (exceptuando las centrales hidroelctricas).

Las instalaciones de aerogeneradores deben tener en cuenta las variaciones de la

velocidad del viento:

Variaciones diarias.

Variaciones estacionales.

Variaciones con referencia a la altura respecto al suelo.

La velocidad mnima para que sea rentable el funcionamiento de un

aerogenerador es de 12 km/h

La velocidad mxima para que sea rentable el funcionamiento de un

aerogenerador es de 65 km/h.

La energa elica es la renovable que ms se est fomentando a nivel

mundial, junto con la solar.


Beneficios

El viento es un recurso limpio e inagotable que es proporcionado por la madre

naturaleza. Esto no crea contaminacin debido a que no se quema combustible

durante la generacin de energa.

Desventajas

Uno de los principales inconvenientes de la energa elica es el factor de

constancia, ya que la fuerza del viento es variable. En ocasiones es inexistente

(cuando no hay viento soplando) y otras veces est disponible con su mayor

fuerza (cuando hay una tormenta). Adems, las turbinas de viento son bastante

ruidosas. Tambin tienen un efecto negativo sobre las poblaciones de aves

silvestres y dificultan el impacto visual de un paisaje.


DISEO DEL PROYECTO

.


Medicin del aire

Para realizar el mejor diseo de los alabes que se fabricarn y obtener un ptimo

desempeo del aerogenerador, es necesario conocer variables que intervienen

como la direccin, la constancia y la velocidad del viento que predominan en el

rea en la cual se implantar dicho prototipo. De la medicin de los vientos que

dominan en el malecn de Coatzacoalcos se obtiene que los vientos dominantes

son del noreste con variantes al noroeste de Mayo a Agosto; se trata de vientos

alisios (soplan de manera relativamente constante en verano (hemisferio norte) y menos

en invierno. Circulan entre los trpicos, 30-35 de latitud hacia el ecuador); modificados

ligeramente en su direccin por condiciones regionales que se imponen en la

circulacin general de la atmsfera.

Sus velocidades obtenidas promedios son: de 3.2 a 4.2 m/s. (11.52 a 15.12

Km/h.)(6 a 8 nudos) aumentando de Mayo a Septiembre entre 4.5 y 5.5 m/s (16.2

a 19.8 Km/h.)(9 a 11 nudos), y de Octubre a Febrero hasta de 6.3 m/s. (22.68

Km/h.)(12.6 nudos) durante el invierno, cuando sopla el norte aumenta

considerablemente. Los vientos dominantes de Octubre a Marzo son del norte

(acompaados de lluvias continuas), de Abril a Septiembre los vientos dominantes

son del este y sureste.

En la mayora de los casos los equipos estn diseados para comenzar a generar

energa con velocidades del viento de unos 15 km/h. y entregan su potencia

mxima a una velocidad del orden de los 40 a 55 km/h.

De lo cual podemos concluir que las mejores rachas de viento que podemos

obtener seran en los meses de Octubre a Febrero, en los cuales se podra

obtener las mayores generaciones de energa por la accin de la velocidad del

viento, aunque tambin sera un factor a determinar la constancia del viento.


Condiciones meteorolgicas y velocidad del viento para la zona sur 11

de Noviembre 2014.

Condiciones meteorolgicas y ocenicas favorables para las operaciones

martimas y areas costa afuera en la mayor parte del Golfo de Mxico. La

circulacin asociada a un amplio sistema anticiclnico con centro en el noreste del

Golfo de Mxico, favorece el establecimiento de un flujo del sur y sureste en la

mayor parte de los estados costeros del Golfo de Mxico, con intensidades de 25

a 35 Km/h en la Sonda de Campeche, de 15 a 25 Km/h frente a la costa centro-sur

del estado de Veracruz y alcanzando rachas de 45 Km/h frente al centro-norte de

Tamaulipas, donde se ha establecido un evento de SURADA, incrementando la

altura significante de las olas de 1.8 a 2.4 m (6 a 8 ft), para costas del norte de

Veracruz de 1.5 a 1.8 m (5 a 6 ft) y en el resto del litoral de 0.9 a 1.2 m (3 a 4 ft).

Por otra parte, esta maana la corriente en chorro propaga nubosidad media y alta

sobre gran parte de los estados del occidente y norte del territorio nacional,

incluyendo el noroeste del Golfo de Mxico, el resto del litoral permanece

mayormente despejado sin precipitaciones. En el Pacfico Oriental, una zona de

baja presin al sur de Baja California Sur mantiene potencial de desarrollo en los

prximos das, por lo que se mantiene EN VIGILANCIA. //Pronosticador: M.C.

Fabin Vzquez Romaa.


COSTOS

MATERIALES

materiales unidades precio unitario precio total

solera 1/2 x 3 mm 4 $ 120.00 $ 480.00

lamina calibre 32 1 $ 180.00 $ 180.00

remache 1/8 75 $ 0.25 $ 18.75

cemento 10 $ 4.00 $ 40.00

motor de ventilador 1 $ 210.00 $ 210.00

esparrago 3 $ 3.00 $ 9.00

flecha 1 $ 50.00 $ 50.00

soldadura 332 1 $ 70.00 $ 70.00

arandela 3 $ 3.00 $ 9.00

tuerca 3 $ 3.00 $ 9.00

gravilla 1 $ 50.00 $ 50.00

caucho 1 $ 20.00 $ 20.00

pintura anti-corrosin 2 $ 60.00 $ 120.00

pvc 1 $ 30.00 $ 30.00

balero 1 $ 55.00 $ 55.00

lubricante 1 $ 30.00 $ 30.00

Total $ 1,380.75

HERRAMIENTAS

Taladro

Pinzas elctricas

Arco para soldadura

Pulidora

Tijeras para laminas

Segueta

Martillo

Remachadora

Brocas

Destornilladores

Llaves Inglesas

Llave Aleen


Evidencia Fotogrfica


PRODUCCIN ENERGTICO

Este generador como se muestra en las ltimas imgenes de parte de la

evidencia fotogrfica. Para comprobar su resistencia, y las revoluciones a las que

gira y para as determinar la cantidad de energa generada. Para esto se le inyecto

aire a travs de varios ventiladores convencionales cuando se alcanz las rachas

de vientos mxima, por medio de un Multmetro se midi el voltaje generado en

corriente directa y nos arroj la cantidad de 3.8 Volts.


CONCLUSIN

Para la realizacin de este proyecto se invirti ms que recursos econmicos si no

tiempo y esfuerzo. Como se plasm en este escrito las ideas para el diseo de

este prototipo son de carcter original ya que para la realizacin de cada pieza se

pens cuidadosamente para aumentar la eficiencia d este mismo. Hoy podemos

constatar que la produccin de energa limpia y sustentable es una tarea bastante

complicada ya que desde el diseo y la colocacin se deben de tomar varias

limitaciones y adems de que es un proyecto que se realiza a travs de ensayo y

error y de esta manera fue que se lleg al prototipo que se muestra, y como es

natural cuando vez el prototipo terminado pueden surgir nuevas ideas para para

mejorarla y ah es donde entra nuestra tarea como ingenieros mecnicos esas

ideas que pueden agregarle un plus al proyecto en si.


RECOMENDACIONES

Ms que recomendaciones son ideas para poder hacer ms efectiva la

produccin de energa como lo es:

1.- Colocar una caja multiplicadora para as aumentar los 3.8 volts conseguidos

hasta un promedio de 12 volts o ms. La cual se colocara en el eje y as este

aumentara las revoluciones por medio de los engranes y as este har girar un

generador y se aumentara la energa.

2.- conseguir materiales ms ligeros y resistentes


Anexos

Opcin de prototipo

Avances

Material

Motor de un ventilador

Base de un ventilador

Batera de carro (12 V)

Aspa (de Prueba)

Cable (18)

Capacitor

Diodo

Motor. Este motor es de un ventilador, el da de hoy se pretendi transformar

dicho motor en un generador realizando algunos ajustes en la bobina. La

operacin fue un fracaso pero seguiremos intentando.


Base de un ventilador. Esto permitira equilibrar nuestro futuro generador eolico, que tambien nos

servira como base.

Batera de carro (12 V). Aqu se almacenara toda la energa acumulada generada

por el ventilador.


Cables 16 y 20. Estos cables se utilizaran para la conexin entre el motor y la

batera que almacenara la energa.

Capacitor y Diodo. EL segundo es el encargado de rectificar la corriente antes de pasar por el

capacitor, en la cual se almacenara la energia antes de transportarla a la bateria.


El reporte de hoy. Son casi las 7 y el trabajo an no se ha concluido, se empez

a trabajar desde las 12 del da.

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