El documento presenta información sobre un proyecto de construcción de un generador eólico para producir electricidad de manera sostenible. Explica los objetivos del proyecto, los materiales y recursos utilizados, el marco teórico sobre la energía eólica, y los resultados obtenidos al construir un prototipo de generador eólico.

1. EOLO ELÉCTRICO<br />GENERADOR EOLICO DE ELECTRICIDAD<br />Por<br />John Freddy Sánchez<br />José Alben Salinas<br />INSTITUCION EDUCATIVA NARANJAL<br />VEREDA NARANJAL QUIMBAYA<br />Agosto 2011<br />EOLO ELÉCTRICO<br />GENERADOR EOLICO DE ELECTRICIDAD<br />Énfasis del proyecto<br />MEDIO AMBIENTE – CAMBIO CLIMATICO<br />Por<br />John Freddy Sánchez<br />José Alben Salinas<br />Asesor<br />JOSE NOE SANCHEZ SIERRA<br />Director de Grupo Grado 8º<br />INSTITUCION EDUCATIVA NARANJAL<br />VEREDA NARANJAL QUIMBAYA<br />Agosto 2011<br />TABLA DE CONTENIDO<br /> TOC quot;
1-3quot;
INTRODUCCIÓN PAGEREF _Toc298938216 1<br />JUSTIFICACION PAGEREF _Toc298938217 2<br />OBJETIVOS PAGEREF _Toc298938218 3<br />MATERIALES Y RECURSOS PAGEREF _Toc298938219 4<br />MARCO TEÓRICO PAGEREF _Toc298938220 5<br />METODOLOGÍA PAGEREF _Toc298938221 13<br />RESULTADOS PAGEREF _Toc298938222 14<br />CONCLUSIONES PAGEREF _Toc298938223 14<br />BIBLIOGRAFIA PAGEREF _Toc298938224 16<br />LOGISTICA PAGEREF _Toc298938225 17<br />INTRODUCCIÓN<br />El propósito de este trabajo es presentar una forma de generar electricidad empleando energías limpias, también conocidas como energías renovables, con el fin de fomentar la conciencia en el uso que le damos a la electricidad y los efectos provocados en el medio ambiente y los cambios climáticos producidos por el uso de energías convencionales o no renovables.<br />El objetivo principal de este trabajo es dar a conocer las ventajas de la producción de electricidad a partir de la energía eólica en especial en la Vereda Naranjal.<br />Este trabajo se ha desarrollado a partir de la investigación, de la consulta, de la toma de datos de velocidad del viento en varias partes de la Vereda Naranjal, con el análisis de las ventajas de la energía eólica en otros países y con el montaje de un pequeño generador de electricidad eólico.<br />Se debe aclarar que este proyecto no busca elaborar un generador eólico a nivel residencial o comercial, ya que no se cuentan con las herramientas, técnicas y presupuesto suficiente para el desarrollo al nivel mencionado.<br />JUSTIFICACION<br />.<br />Al observar las noticias, consultar internet, o simplemente al percibir los cambios drásticos de temperatura que estamos experimentando no solo en nuestra región sino en todo el planeta, nos hacemos varias preguntas ¿Qué está pasando? ¿Qué es el cambio climático? Y ¿qué podemos hacer para ayudar? Una primera respuesta es conocer para poder actuar.<br />El presente trabajo parte de la importancia del fomento del conocimiento de las energías limpias para cuidar el medio ambiente y minimizar los efectos del cambio climático en nuestro planeta, así como el aprovechar este tipo de energías, en especial la energía eólica para producir electricidad a bajos costos.<br />Gran cantidad de países a nivel mundial están volcando sus esfuerzos a la producción de electricidad a partir de energías limpias, pues han visto los efectos que ha producido en un tiempo relativamente corto en la historia del hombre el empleo de energías convencionales o energías no renovables, el petróleo se está acabando, el agua potable también, pero el viento, el sol, la energía geotérmica están aquí y no se acaban, por eso la importancia de este trabajo, y la tarea que tenemos tanto a corto, mediano y a largo plazo. <br />OBJETIVOS<br />Objetivo General<br />Implementar un prototipo de generador de electricidad eólico para fomentar el uso de las energías limpias y conservación del medio ambiente.<br />Objetivos Específicos<br />Realizar un estudio de la velocidad del viento en varios sectores de la vereda para analizar la viabilidad del proyecto.<br />Identificar las características y ventajas del empleo de la energía eólica.<br />Identificar las características de consumo de electricidad de una muestra de las viviendas del sector.<br />Describir las partes que componen un generador eólico de electricidad.<br />Construir un prototipo de generador de electricidad eólico.<br />Realizar mediciones de electricidad al prototipo creado.<br />MATERIALES Y RECURSOS<br />A continuación se muestra una tabla con las herramientas y materiales que se requieren para llevar a cabo este proyecto:<br />MaterialesHerramientasMadera para maquetasCautínPuntillasProtoboardAspasPinzasMotor dc PelacablesBandas de cauchoSerruchoPoleasSeguetaAmplificadores operacionalesDestornilladoresResistencias de carbonoTaladroReguladores de tensiónRemachadoraCables, entre otros.CalculadoraAnemómetroComputador<br />Otros recursos:<br />Espacio en varios lugares de la vereda para hacer las mediciones.<br />Sala de sistemas y biblioteca para hacer las consultas.<br />Asesoría de personal idóneo.<br />MARCO TEÓRICO<br />El viento es una masa de aire en movimiento; esta masa de aire posee energía mecánica que es proporcional a su velocidad y puede ser aprovechada en muchas aplicaciones y es lo que denominamos energía eólica.<br />La energía eólica ha sido utilizada por la humanidad desde tiempos muy remotos. Sus primeras aplicaciones fueron las velas de los barcos, de las que se tiene noticias en el año 5.000 a.C. en Egipto y Mesopotamia. Además, existen evidencias de que, antes de la era cristiana, los persas la usaron para la molienda de granos y el bombeo de agua.<br />En Europa, en especial en los Países Bajos e Inglaterra, la energía eólica fue utilizada intensamente durante los siglos XVI y XVII a través de molinos de viento artesanales para la molienda de granos y bombeo de agua.<br />La energía eólica en la producción de electricidad<br />A diferencia de las otras aplicaciones citadas el uso del viento para producir electricidad es más reciente, las primeras experiencias datan del final del siglo XIX; Charles F. Bruch construyó en Estados Unidos durante 1880 una turbina eólica de 12 kW para producir electricidad en corriente continua; esta energía se almacenaba en 12 baterías.<br />En Europa el precursor de la eólica fue el danés (francés para otros) Paul La Cour quien a partir de turbinas eólicas provocaba electrolisis para circuitos eléctricos a principios del siglo XX; durante las primeras décadas de este siglo Dinamarca conservó la tradición eólica e incluso hoy es el cuarto país del mundo en potencia instalada y el primero por número de habitantes.<br />En la mitad del siglo XX un holandés, Johannes Jull introduce dos variaciones importantes, modifica los generadores para producir electricidad en corriente alterna y además diseña un aerogenerador que cambiaba la orientación en función de la dirección del viento para aprovechar con más intensidad la energía de éste.<br />Charles F. Bruch<br />Sin embargo, los grandes avances sobre la tecnología y el uso del viento como fuente energética se producen durante las tres últimas décadas.<br />Esto se debe, entre otras cosas, por un lado a la llamada crisis energética (ampliamente difundida entre fines de la década del 60 y comienzos de la del 70) y, por otro, a los efectos contaminantes que los hidrocarburos producen al medio ambiente.<br />En la actualidad, el país que lidera en cuanto a la explotación y uso de la energía eólica es Estados Unidos debido a importantes inversiones hechas durante la década del 80 y comienzos del 90, aunque actualmente sus programas de inversión han disminuido fuertemente.<br />Otros países como Inglaterra, Alemania, Dinamarca, España, India y China, se muestran más activos y cuentan con programas ambiciosos de inversión para el futuro inmediato.<br />En lo que se refiere a tecnología, en la actualidad se está promocionando aerogeneradores de hasta 1 MW de potencia como tecnología probada, mientras que el trabajo de desarrollo continúa avanzando y tratando de introducir unidades cada vez de mayor capacidad.<br />En los países en desarrollo, excluyendo China e India, por el momento no se han anunciado grandes programas eólicos. Las razones de ello no necesariamente tienen que ver con la falta de interés por las fuentes alternas sino, con el hecho de que en su agenda de prioridades hay problemas más inmediatos como la pobreza y el desempleo.<br />Usos de la energía eólica<br />En principio, la energía eólica podría aplicarse a cualquier uso final puesto que la energía del viento es transformada y entregada a través del eje de la turbina en forma de energía mecánica, la cual eventualmente podría utilizarse de muchas formas de acuerdo a la necesidad que se presente.<br />Como vimos, los principales usos de este recurso energético han sido: bombeo de agua, molienda de granos y generación de electricidad. Podemos decir que las dos primeras aplicaciones tienen muchos años en la historia de la humanidad, mientras que la generación de electricidad es un tema de mucha importancia actual.<br />El mayor aporte de la energía eólica en bombeo de agua ha sido para uso doméstico y abrevar ganado. Miles de pequeñas granjas en diversas partes del mundo y en especial en los estados Unidos, Australia, etc., pueden confirmar esto; mientras que el bombeo de agua con fines de irrigación ha tenido una aplicación limitada, inclusive en los últimos años, en los que ha merecido una atención importante por parte de los grupos de desarrollo y cooperación técnica internacional.<br />La molienda de granos utilizando molinos de viento actualmente ha pasado a segundo plano.<br />Paul La Cour y su esposa<br />Pocas instituciones o grupos de desarrollo hablan hoy de este tema. No obstante, existen interesantes nichos donde podría ser aún una alternativa apropiada, como es el caso de zonas rurales aisladas donde no hay otras alternativas que los grupos diesel o la molienda manual y donde, sin embargo, hay recursos eólicos aprovechables (es el caso de muchos comunidades de las zonas alto andinas).<br />Parques eólicos: energía renovable y rentable<br />Necesitamos fuentes de energía renovables que nos liberen de la absoluta dependencia del petróleo, un combustible fósil escaso y caro.<br />Otra cosa es que institucional y empresarialmente se haga lo suficiente para potenciar la viabilidad, rentabilidad y, en última instancia, implantación masiva de las energías renovables y menos contaminantes, pero nadie discute que la situación actual compromete el futuro económico y la sustentabilidad del planeta.<br />El alza de precios de la gasolina, el fuel y otros combustibles derivados del petróleo no sólo abre los informativos de televisión, sino que se lleva un buen dinero (no previsto) de los consumidores, eleva la inflación, que a su vez encarece los créditos que pagamos.<br />Desde una perspectiva medioambiental, esta crisis del petróleo podría haber tenido un efecto beneficioso: la reducción del consumo y el impulso de energías renovables, como la solar o la eólica. Pero todos sabemos que de eso, poco o nada.<br />El consumo de petróleo en el mundo no desciende y las energías renovables, mucho más compasivas con el medio ambiente, siguen desempeñando un papel simbólico en la generación y consumo energético en nuestro planeta.<br />Molino gigante de Bruch<br />El reto del futuro es conseguir una fuente de energía barata, no contaminante, renovable y accesible para todos los países del mundo, que permita a transporte, industrias y hogares mitigar la servil dependencia que hoy muestra ante el petróleo.<br />Hasta hace pocas décadas, la ciencia y la técnica no acertaban a ganar la batalla al dios Eolo para aprovechar la fuerza de los vientos y conseguir energía de forma rentable y en cantidad suficiente.<br />Fueron necesarios muchos años de estudios, experimentos y fracasos en prototipos de aerogeneradores hasta que, por fin, lograron alzarse sobre colinas, playas y dehesas unos molinos que poco tienen que ver estéticamente con los que combatió Don Quijote, en La Mancha, pero que sirven para convertir la fuerza del viento en energía eléctrica. Hoy parece que su utilidad y rentabilidad es incuestionable. <br />La primera entre las renovables<br />La energía eólica se aprovecha de dos formas bien diferenciadas. En una de ellas, sirve para que unas aerobombas -el modelo más común son los molinos multípara del tipo americano- saquen agua de los pozos sin más ayuda que el viento; en otra, los molinos incorporan un generador eléctrico y producen corriente cuando sopla el viento; se llaman aerogeneradores.<br />Los molinos que generan energía eléctrica tienen tres palas.<br />Los aerogeneradores pueden producir energía eléctrica de dos formas: en conexión directa a la red de distribución convencional y de forma aislada.<br />La primera utiliza molinos de viento de gran potencia que vierten su energía a la red eléctrica. Conviven con este sistema las aplicaciones aisladas de generadores de pequeña o mediana potencia para usos domésticos o agrícolas: iluminación, pequeños electrodomésticos, bombeo, irrigación...<br />Aerogeneradores en California<br />Los sistemas más desarrollados y rentables se denominan parques eólicos y consisten en agrupaciones de varios molinos que envían energía eléctrica a la red. <br />Para conseguirlo, no estamos hablando de alta tecnología: salvo las paletas de material ligero y las turbinas controladas por microprocesador, los aerogeneradores comerciales no incorporan novedades sustanciales respecto a los que se construyeron hace 50 años. La energía eólica es, por tanto, un proyecto viejo que madura día a día.<br />Respeto al medio ambiente<br />El proceso de obtención de la energía eólica ha de ser coherente con el respeto medioambiental que predican sus promotores y debe sujetarse a una normativa específica.<br />Antes de proyectar un parque eólico, por ejemplo, se hace obligatorio la realización de un estudio de impacto ambiental que determine su viabilidad; una instalación rentable puede perfectamente desestimarse por los efectos negativos que ocasiona al entorno.<br />El estudio analiza el emplazamiento elegido, el tamaño de la instalación y la distancia entre el parque eólico y áreas sensibles, como asentamientos humanos y espacios naturales protegidos. Si no se cumplen los requisitos, se deben detener las obras hasta ajustarlas a la normativa. Asimismo, al finalizar la instalación y durante la explotación se deben presentar informes medioambientales periódicos.<br />Y cuando termina la vida útil de los aerogeneradores (se estima en unos 25-30 años), y en caso de que no continúe la actividad productiva, se deben retirar los molinos y revegetarse el hueco que dejaron, en el que quedarán enterrados las zapatas y los cables.<br />El debate sobre la energía del viento<br />La proliferación de parques eólicos está provocando reacciones sociales muy encontradas en algunas partes del mundo. Y, como casi siempre ocurre, muchas de ellas están justificadas.<br />Comenzando por lo quizá más anecdótico, el viento es un buen transmisor del ruido y en algunas poblaciones cercanas a los parques eólicos se han recogido quejas por el aumento de la contaminación acústica, aunque hay quien señala que el ruido procede más del propio viento que de los molinos.<br />Lo innegable es que la instalación de un parque de estos molinos produce impactos ecológicos y paisajísticos en el terreno en que se asienta. Se requiere, y normalmente ocurre en espacios aislados y de gran valor ecológico, el movimiento de tierras y la construcción de carreteras y pistas de acceso al parque eólico, cuando antes sólo había sendas naturales y de nulo impacto medioambiental.<br />Donde se han instalado, la normativa establece que las zonas excavadas durante la obra han de cubrirse con tierra vegetal. Y que al finalizar la instalación de los molinos se ha de iniciar el plan de revegetación y recuperación de suelos, con la siembra de especies autóctonas de crecimiento rápido.<br />Hoy, los aerogeneradores se construyen de un tamaño lo más reducido posible y se pintan con colores que perturben menos el paisaje, aunque su presencia en modo alguno pasa desapercibida.<br />Pero lo que más preocupa a ecologistas y defensores de la naturaleza es la negativa repercusión de estos molinos de viento en las aves.<br />En todo estudio previo a la instalación de un parque eólico, se ha de reflejar la presencia y el paso de aves, acompañado por un inventario de especies. La muerte de las aves se produce cuando chocan contra las aspas del molino y por electrocución con las líneas de alta tensión.<br />En defensa de los molinos de viento, cabe señalar que, según algunas opiniones, las aves (incluso las especies migratorias) se acostumbran a la existencia de las palas y las evitan en su trayectoria, como hacen con los árboles y otros obstáculos naturales.<br />Con las líneas de alta tensión el problema es más complicado, ya que las aves chocan contra los cables porque no los ven en pleno vuelo, lo que se intenta evitar con elementos que destaquen las líneas, como cintas, balones o espirales.<br />La colocación de estos cables de alta tensión también ha de estudiarse: irán en paralelo con las líneas de aerogeneradores haciendo corredores por donde puedan pasar las aves.<br />Y en caso necesario, se puede obligar a los promotores del parque eólico a enterrar los cables.<br />METODOLOGÍA<br />Partes del aerogenerador<br />Comencemos un poco por las partes que tiene el sistema:<br />- Aspas. Necesitamos algo que de vueltas para poder transmitir el movimiento que va a provocar el viento a...<br />- Un generador. Este puede ser tanto una dinamo de bici, un alternador de coche o un motor eléctrico que desguacemos de algún aparato electrónico.<br />- Un rectificador. El generador va a sacarnos una corriente alterna. Para poder almacenarla y utilizarla tenemos que convertirla en continua. El sistema que convierte de alterna en continua se llama rectificador. El rectificador nos va a sacar la corriente en continua, pero al mismo voltaje que nos da el generador. El voltaje deberemos limitarlo a uno en concreto con un...<br />- Regulador. Este aparato lo que hace es limitar el voltaje para poder cargar adecuadamente una batería o para poder alimentar unos LEDs.<br />- Batería. Esto nos va a permitir utilizar la corriente de manera continua y no dependiendo de si en ese momento hay viento o no. Normalmente se utilizan baterías de coche de 12V.<br />- Inversor. Este aparato va a convertir la corriente continua que nos da la batería a 120V de alterna, que es lo que consumen los aparatos comerciales y lo que sale por el enchufe de casa.<br />Aquí sigue el trabajo, faltan cosas…<br />RESULTADOS<br />Hasta el momento no se han obtenido los resultados de generación de electricidad, debido a las fases de construcción, pues estamos en el proceso de ensamblaje de las partes. Hemos logrado la construcción del aerogenerador nos hace falta el proceso de prueba en la parte de generación.<br /> <br /> <br />CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES<br />Llegamos a la conclusión de que si se hicieran más generadores eólicos se haría energía limpia y sin dañar el medio ambiente y se horraría dinero, pero esto depende también de nuestra conciencia en el uso que le demos a la electricidad.<br />En nuestra vereda Naranjal hay bastante viento que se puede aprovechar para poder generar electricidad, es importante ser realistas, nuestro generador no podrá suplir las necesidades de electricidad de una vivienda, pero trabajando más en él se mejorará al fin de conseguir manejar la iluminación de nuestras casas, a la par, también tenemos que trabajar por concientizar a las personas en el uso que le dan a la electricidad.<br />BIBLIOGRAFIA<br />HERNANDEZ M., Jorge E., GONZALEZ G., Felipe. “Curso Práctico de Electricidad – Proyectos – Volumen 3” Editorial Cekit S.A. Pereira, Colombia 1996.<br />ROJAS, William. “Laboratorio de Introducción a la Electrónica” Editorial Cekit S. A. Pereira, Colombia 1988<br />http://centros5.pntic.mec.es/ies.victoria.kent/Rincon-C/Curiosid/rc-74/rc-74.htm<br />http://revista.consumer.es/web/es/20001101/medioambiente/30063.php<br />http://www.profesorenlinea.cl/fisica/Energia_EolicaUsos.htm<br />http://fluidos.eia.edu.co/hidraulica/articuloses/flujodegases/energiaeolica/energiaeolica.html<br />http://www.k12science.org/curriculum/weatherproj2/es/docs/anemometro.shtml<br />http://www.eoliccat.net/energia-eolica/preguntes-frequeents.html?L=1<br />LOGISTICA<br />Aquí se debe explicar lo que se necesita para la exposición del proyecto, en este caso se requiere para exponer el generador eólico, situarse en un espacio abierto, donde llegue el viento, además se requiere:<br />Espacio abierto<br />Dos mesas<br />Dos sillas<br />Buena iluminación<br />Lugar de buena ventilación<br />