Diseño de un aerogenerador eólico de eje vertical

[pic 1]

FACULTAD DE INGENIERÍA

                       Carrera de Ingeniería – Física 1

Diseño de un aerogenerador eólico de eje vertical

Integrantes:

Josue Alexander Rojas Temoche – N00283001

Alcantara Barturen Harrinson – N00247239

Robles Paniora Geraldine Margot - N00246523

Raymundes Napan Jair Jesus - N00264975

Valverde Rodriguez Nicole Dayane - N00219609

Asesor:

RICARDO ROLANDO ESCUDERO RODRIGUEZ

Lima- Perú

2021

1. Introducción

Hoy en día, las actividades humanas han generado muchos daños al medio ambiente que con el paso de los años se intensificaron a tal punto de que muchos de estos ya son irreversibles. Pero, a pesar del gran daño causado especialmente por las actividades industriales, estas produjeron un gran avance científico y tecnológico en muchos de la humanidad. Tales como en el ámbito de la energía eléctrica, la cual es indispensable en la sociedad humana actual ya que es considerada una necesidad muy importante que, mucha gente en diferentes partes del mundo no tiene acceso a esta. Tal es el caso de nuestro país Perú que tiene miles de familias de zonas rurales tanto en costa, sierra y selva que no tienen acceso a energía eléctrica. Por esta razón, estamos desarrollando este proyecto orientado a obtención de energía eléctrica con a la ayuda de un extractor eólico.  El proyecto está compuesto por un sistema continuo eléctrico, el cual transforma la energía mecánica en energía eléctrica, como siempre hemos visto todos estos módulos siempre están hechos con hélices comunes, por el contrario, este comienza con el “esqueleto” de un extractor eólico donde las hélices servirán de generador de energía mecánica para el sistema. La energía eólica generada por el pequeño extractor conducirá al motor de imanes, el cual convertirá la energía eólica en eléctrica y de este modo, a través de conectores, culmina en una batería, siendo esta cargada. Siendo así que el sistema completo cuenta con un extractor, un motor de imanes, cables conductores y una batería teniendo el precio de 800 soles por la creación de este módulo. Con esto podemos usar este módulo en el caso de no tener luz y necesitemos energía eléctrica con urgencia, aplicando nuestros conocimientos sobre los temas de energía mecánica y fuerza eléctrica para poder cumplir con nuestros objetivos planteados.

El objetivo principal de este proyecto es construir un aerogenerador que produzca una energía necesaria para cargar la batería en cuestión, para el uso de una persona.

Los objetivos específicos planteados son lograr calcular el rango de velocidad del aire adecuado de tal manera que se pueda generar energía suficiente para poder cargar la batería y calcular el tiempo en el que se pueda cargar completamente. De esta manera, será posible brindar energía eléctrica a muchas familias de zonas rurales y de bajos recursos en todo el país.

2. Revisión bibliográfica

2.1 Aerogenerador

También llamado generador eólico, es un dispositivo de conversión de energía, al momento que la fuerza del aire pone en movimiento las hélices de un aerogenerador, este automáticamente convierte la energía mecánica(viento) a energía eléctrica.[pic 2]

Figura 1. Esquema de un aerogenerador. Figura de la referencia. [1]

2.1.1 Tipos de aerogeneradores

Podemos observar tres tipos de aerogeneradores principales, las principales diferencias entre estos son la forma y dirección del rotor, como también las formas de hélices.

[pic 3]

Figura 2. Tipos de aerogeneradores. Figura de la referencia. [6]

2.1.1.1 Aerogenerador con rotor Savonius

Este tipo de turbina es uno de los más sencillos, considerado como de arrastre o de resistencia al aire, ya que las estructuras de sus ejes son como cilindros huecos, desde una vista de arriba las palas forman una S, debido a su curvatura este tipo de aerogeneradores no son recomendables para la generación de energía eléctrica.

2.1.1.2 Aerogenerador con rotor Darrieus

Fue planteado por G.J.M. Darrieus, siendo uno de los modelos más usados, tiene un eje vertical con más de 2 palas ubicadas simétricamente, una de las ventajas más importantes de este modelo es que no necesita un mecanismo de orientación para poder girar contra el viento, este tipo de aerogenerador también necesita un mecanismo de arranque externo.

2.1.1.3 Aerogenerador con rotor Giromill

Tambien planteado por G.J.M. Darrieus, este modelo también es conocido como H-rotor, consiste en 3 placas verticales a más que se encuentran unidos por placas horizontales, estas placas cambian su orientación sin mayor problema de esta manera se puede aprovechar hasta en un 100% la fuerza del viento.

2.2 Extractor eólico

Un extractor eólico es una herramienta que permite ventilar y circular el aire en el ambiente donde se es colocado, transportando el aire caliente o los gases hacia fuera y trayendo aire fresco al ambiente de manera natural sin ningún mecanismo de corriente para su correcto funcionamiento, estos son ubicados estratégicamente en los techos de los ambientes para su mejor aprovechamiento.

[pic 4]

Figura 3. Tipos de aerogeneradores. Figura de la referencia. [4]

2.2.1 Partes de un extractor eólico

En extractor cuenta con una pluralidad de paletas verticales que están unidos en un eje superior, tiene un cuerpo discoidal, tanto la parte superior como inferior están afectados de orificios para el anclaje y fijación, el tamaño del extractor viene determinado por el tamaño que necesitemos en la base para su uso en algún ambiente, la cantidad de las aspas también dependerán del tamaño de la base.

[pic 5]

Figura 4. Tipos de aerogeneradores. Figura de la referencia. [4]

 2.3 Energía eólica

Es una fuente de energía renovable la cual transforma la fuerza del viento en electricidad. No contamina y contribuye a reducir las emisiones de gases de efecto invernadero. La diferencia de presión, entre las zonas de alta presión y bajas ocasionan el movimiento de aire. La densidad, velocidad y dirección son las que generan la energía eléctrica.  

2.3.1 Potencia del viento 
La potencia del viento pasa perpendicularmente a través de un área en el caso de un aerogenerador, las palas del rotor presenta un área circular.

...