Investigación de Generación De Energía eólica

Investigación de Generación De Energía eólica — Document Transcript

1. Investigación sobre la generación de energía eléctrica por medio de aerogeneradores Johann Steve Contreras Delgado Escuela Tecnológica Instituto Técnico Central Programa de Ingeniería electromecánica Práctica profesional Bogotá 2009 1

2. Investigación sobre la generación de energía eléctrica por medio de aerogeneradores Johann Steve Contreras Delgado 10601113 Grupo E5C300 Ingeniero Germán Granados R. Escuela Tecnológica Instituto Técnico Central Programa de Ingeniería electromecánica Práctica profesional Bogotá 2009 2

3. CONTENIDO Página INTRODUCCIÓN 5. 1. OBJETIVOS 6. 1.1. Objetivo general: 6. 1.2. Objetivos específicos: 6. 2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA. 7. 3. JUSTIFICACIÓN. 8. 4. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA . 9. 5. METODOLOGÍA. 10. 6. MARCO TEORICO. 11. 6.1. Elementos clave para la energía eólica. 11. 6.2. Aerogenerador. 12. 6.3. Partes de un aerogenerador o turbina eólica. 12. 6.4. Descripción de las partes localizadas en la góndola. 14. 6.4.1.Materiales de construcción de un rotor. 24. 6.4.1.1. Dimensiones de las palas. 26. 6.4.1.2. Sistemas para la regulación de la velocidad de giro. 27. 7. CONCLUSIONES. 29. 8. GLOSARIO. 30. BIBLIOGRAFÍA. 31. 3

4. LISTA DE FIGURAS Página Imagen 1. Caja multiplicadora. 14. Imagen 2. Eje principal. 15. Imagen 3. Detalle del eje pequeño. 16. Imagen 4. Generador principal de la turbina eólica. 18. Imagen 5. El controlador envía datos a la sala de control… 19. Imagen 6. Detalle de la veleta en un generador eólico. 21. Imagen 7. El motor de orientación hace posible… 22. Imagen 8. La corona de orientación es... 23. Diagrama 1. Estructura moderna de una pala. 25. Diagrama 2. Materiales y estructuras utilizadas… 26. Diagrama 3. El sistema de regulación centrífugo de… 28. 4

5. INTRODUCCIÓN La generación de energía eléctrica a partir de fuentes renovables como el viento es una tarea que la humanidad esta descubriendo no solo como importante sino también como vital para el desarrollo de las futuras generaciones. El siguiente documento, mediante gráficos, fotografías y breves descripciones llevará al lector a comprender la escencia de la generación de electricidad mediante el aprovechamiento de una fuente tan abundante de energía como lo es el viento, sin embargo es importante recalcar que el objetivo de este documento es puramente informativo, ya que como cualquier campo relacionado con la electricidad y la mecánica debe considerarse aspectos de diseño muy profundos, que rara vez conciernen a otras personas que no sean los diseñadores de estos sistemas, además siendo importante primero informar acerca de las alternativas, lo mejor es hacerlo en un lenguaje sencillo y claro. La primera parte de esta investigación sirve como introducción a los conceptos básicos relacionados con la energía eólica, mientras que la segunda describe de forma sencilla los componentes fundamentales de los aerogeneradores. Puesto que el campo de la energía eólica es sumamente amplio y debe tener en cuenta consideraciones de diseño muy profundas el lector debe comprender que la información contenida en este documento debe considerarse como una introducción a este tema. 5

6. 1. OBJETIVOS 1.6. Objetivo general: • Realizar una investigación sobre la energía eólica y los equipos electromecánicos utilizados para el aprovechamiento de la misma. 1.2. Objetivos específicos: • Realizar una investigación sobre los generadores y alternadores utilizados en las torres eólicas. • Comprender los principios fundamentales detrás de algunos de los equipos modernos de generación de corriente eléctrica a través de energías alternativas. • Crear un documento informativo sobre el tema investigado. 6

7. 2. FORMULACIÓN DEL PROBLEMA Buscar y aprovechar fuentes de energía alternas es el camino a seguir para solucionar muchos de los problemas energéticos y ecológicos de la humanidad. En muchos sectores de Colombia especialmente aquellos alejados de las grandes ciudades, pocas personas conocen completamente el concepto de energía limpia o alternativa, lo que sin duda retrasa el proceso nacional de cambio hacia el uso de este tipo de energía, ya sea un cambio de mentalidad acerca del tema o un cambio de hecho, en la investigación e implementación de equipos que la aprovechen. Informar acerca de este tema es fundamental y sin duda la solución al problema, para que las personas de toda índole busquen un cambio, ya sea reclamando al gobierno por instalaciones limpias para la producción de energía o para que las mismas personas ya sea de forma individual o colectiva construyan equipos de cualquier tamaño y costo, que aprovechen cualquiera de las fuentes de energía alternativa para beneficio de su comunidad la cual podría lograr no depender del sistema interconectado nacional de energía eléctrica. 7

8. 3. JUSTIFICACIÓN Colombia como país en vías de desarrollo debe buscar de cualquier forma práctica aprovechar las energías alternativas; Si bien el país tiene fuentes de combustibles fósiles como carbón y petróleo en abundancia, e incluso ricas fuentes hídricas para la creación de hidroeléctricas, todas estas formas de generación de energía tienen un enorme impacto sobre el medioambiente y sobre las poblaciones cercanas. En algunos casos nuestras fuentes de energía actuales tienen efectos positivos como la generación de empleo y de regalías, pero es un hecho que dichas fuentes pueden terminarse, o simplemente su explotación podría implicar la exterminación de reservas naturales, o un deterioro mayor del medio ambiente; por lo tanto es una prioridad para el gobierno y para la sociedad en Colombia informarse acerca de las energías alternativas y de su aprovechamiento, para lograr un futuro energéticamente claro, con cobertura total, y sobre todo de acuerdo con la nueva visión global de un mundo limpio y libre de emisiones nocivas para el ambiente. Crear este documento informativo no solo enriquece el conocimiento personal del autor acerca del tema sino que también en un esfuerzo pequeño en comparación al de otras instituciones, pretende contribuir en ese proceso informativo y educativo, que busca un cambio en el pensamiento de la sociedad acerca de un tema fundamental como lo es el medio ambiente y la independencia energética, en beneficio de un desarrollo que mire hacia el futuro y que beneficie al conjunto de la sociedad, dentro y fuera de los grandes centros de población. 8

9. 4. DELIMITACIÓN DEL PROBLEMA Debido a lo extenso del tema de las energías alternativas, y al hecho de que no todas las formas de aprovechamiento de las energías alternativas, son adecuadas y/o económicas dentro del entorno que ofrece la república de Colombia, la presente investigación se centrará de forma muy conservadora en el estudio de las torres eólicas. Como parte de la investigación también se hará una descripción breve pero completa sobre el rotor de estos dispositivos, ya que es el factor clave en el proceso de generación eléctrica mediante el aprovechamiento del viento. 9

10. 5. METODOLOGÍA Para la realización de esta investigación primero se recopilará información sobre los orígenes de la energía eólica, su estado actual, su importancia dentro del mundo de las energías alternativas, los tipos de aerogeneradores, sus partes etc., después de leer el material se desarrollará un documento descriptivo acerca de las partes fundamentales de los aerogeneradores y de los elementos básicos que se requieren para construir un aerogenerador. 10

11. 6. MARCO TEORICO La energía eólica hace uso de uno de los elementos más útiles y antiguos de la humanidad el molino de viento. Un molino es una máquina que transforma el viento en energía aprovechable, que proviene de la acción de la fuerza del viento sobre unas aspas oblicuas unidas a un eje común. El eje giratorio puede conectarse a varios tipos de maquinaria para moler grano, bombear agua o generar electricidad. Cuando el eje se conecta a una carga, como una bomba, recibe el nombre de molino de viento. Si se usa para producir electricidad se le denomina generador de turbina de viento. Los molinos tienen un origen remoto. La industria de la energía eólica en tiempos modernos comenzó en 1979 con la producción en serie de turbinas de viento por los fabricantes Kuriant, Vestas, Nordtank, y Bonus. Aquellas turbinas eran pequeñas para los estándares actuales, con capacidades de 20 a 30 Kw cada una. Desde entonces, la talla de las turbinas ha crecido enormemente, y la producción se ha expandido a muchos países. En la actualidad el desarrollo e implementación de las turbinas eólicas es realizado por diversas organizaciones y compañías tales como Gamesa, ALstom-Ecotecnia, Windtest, GE Wind Energy, NREL, RES Group, Ecole de Technologie Superieure (Canadá), Hatvh ltd, Siemens Wind Power, Vestas, Endesa, Neo Energía (EDP Renovables), FEUP, y CENER e incluso ciertas comunidades pequeñas; sin embargo producto del desarrollo técnico de estos equipos la organización llamada TC 88 IEC (International Electrotechnical Comission/Comisión Electrotécnica Internacional) que es la encargada de la revisión de la normativa que sirve de referencia en el sector eólico a nivel internacional y supone el resultado del esfuerzo realizado para lograr la armonización entre los diferentes esquemas nacionales existentes. 6.1. Elementos clave para la energía eólica. • Viento: Se considera viento a toda masa de aire en movimiento, que surge como consecuencia del desigual Calentamiento de la superficie terrestre, siendo la fuente de energía eólica, o mejor dicho, la energía mecánica que en forma de energía cinética transporta el aire en movimiento. 11

12. La Tierra recibe una gran cantidad

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