Influencia de la velocidad del viento sobre el rendimiento de un generador en una Central Eólica.

Transcripción

1 Influencia de la velocidad del viento sobre el rendimiento de un generador en una Central Eólica. 4º E.S.O I.E.S Meléndez Valdés

2 Índice: Resumen del trabajo. Antecedentes e investigaciones previas. Objetivo de la investigación. Metodología empleada. - Fase A: Planteamiento de los procedimientos. - Fase B: Búsqueda de información. - Fase C: Incorporación de los conceptos necesarios. - Fase D: Diseño del tema. - Fase E: Realización de documentos. - Fase F: Tratamiento de los datos obtenidos. - Fase G: Obtención de conclusiones. Resultados obtenidos (Tabla y Gráfico). Expresión matemática. Conclusiones. Bibliografía. Información gráfica importante. Autor. Coordinador del trabajo. Cartel expositivo.

3 Resumen del trabajo: La energía eólica es de las energías renovables más asequibles actualmente en cuanto a costes y con un desarrollo técnico avanzado, por ello se han implantado en España con un parque bastante importante. Se pretende con este estudio conocer como es el comportamiento de un generador eólico básico en función de la velocidad del aire, para ello se suministrará aire con un ventilador y mediante un traductor nos dará la velocidad del aire en Km/h, se medirá la velocidad en vueltas por minutos en el generador y las tensiones producidas para posteriormente plasmarlo en un gráfico que nos determine cuál es el funcionamiento idóneo del generador. Antecedentes e investigaciones previas: Este grupo se ha encargado de investigar sobre esta central, no solo de construirla, sino también de la investigación sobre su funcionamiento y de cómo varía la velocidad. En el primer trimestre hemos elaborado un robot que buscaba el sol y que no se chocaba contra los obstáculos que se le interponían, lo cuál nos ha suministrado conocimientos oportunos en electricidad, mecánica, hidráulica, mecanismos, etc... Objetivo de la investigación: El objetivo general de la investigación de la central eólica es dotar al alumno de las herramientas necesarias es aprender a construir y diseñar o investigar sobre una central eólica. Un objetivo secundario es aprender como es la metodología para investigar sobre los procesos de una central eólica y el funcionamiento de un aerogenerador. Y por último el objetivo más concreto es hacer que la central eólica tenga un funcionamiento adecuado.

4 Metodología empleada: El método para llevar a cabo la investigación a grandes rasgos y según el orden cronológico es el siguiente: El método de trabajo ha sido realizado en diferentes fases y estas a su vez en distintas subpartes: Fase A: Planteamiento de los procedimientos de investigación y aplicabilidad en nuestro temario normal de clase. El profesor nos indicó la idea de realizar distintas centrales para trabajar cada grupo un tipo de central; nosotras elegimos la central eólica. Fase B: Búsqueda por parte del profesorado de temas en los que podríamos aplicar los principios generales de la investigación. Y luego nosotros nos encargamos de buscar más información para poder fabricar una buena central eólica. Fase C: Incorporación al grupo de la clase de los conceptos necesarios para abordar nuestro objeto de estudio. Nosotros estudiamos las clases de energías y sus tipos, también conceptos básicos para adquirir los conocimientos de la energía. c.0.- Estudio en clase del concepto de energía y tipos de energías renovables y fósiles. Este grupo ha tenido que estudiar e investigar sobre la central eólica. c.1.- Visión de la película una verdad incómoda de Al Gore y puesta en debate. c.2.- Planteamiento de la situación energética en España y Extremadura; para ello se busca documentación en internet de la Comisión Nacional de la Energía, Ministerio de Medioambiente, Junta de Extremadura, Confederaciones Hidrográficas... Fase D: Diseño del tema y prototipo a estudiar. d.1 Propuesta del profesor García: nos propone investigar sobre la central eólica y construir una en tamaño reducido, y de ella tomamos una serie de datos y medidas. d.2 Búsqueda de información de la central eólica ya construida, para realizar las gráficas y tablas.

5 d.3.- Diseño y realización de la central en miniatura de diferentes y diversas centrales renovables: eólicas. Optamos por una torre la cuál lleva unas aspas para dar forma de aerogenerador. d.4.- Comprobación y puesta en funcionamiento de la central eólica. Reparación de motor del nuevo y rediseño de las aspas. Fase E: Diseño del proceso de investigación. e.1.- Preparación de la documentación necesaria el análisis de la toma de datos y gráficas de valores, preparamos hojas de datos que irán acompañando el documento. e.2.- Preparación del equipo objeto de estudio. Puesta a punto comprobamos si el funcionamiento de la central eólica es el adecuado. e.3.- Toma de datos de campo. Tomamos los datos en el aula con la ayuda de un polímetro y de un cronómetro. Fase F: Tratamiento de datos obtenidos: f.1.- Tratado de los datos y realización de gráficas y ecuaciones matemáticas que describan el funcionamiento del prototipo de la central eólica. f.2.- Búsqueda de los fallos en las mediciones. Problemática asociadas. A medida que avanzaba el tiempo la velocidad aumentaba y llegó a un punto que era constante, la velocidad no aumentaba ni disminuía. f.3.- Decisión de las mejoras posibles, tomar varias medidas para ser más exactas y mejorar el funcionamiento del prototipo y de la toma de datos. f.4.- Toma de datos con un polímetro y un cronómetro. Tomamos medidas varias veces para ver si eran correctas y no había ningún error. f.5.- Análisis de los datos obtenidos y dibujo de las gráficas adecuadas a la investigación. Fase G: Obtención de conclusiones. Una vez que hemos observado la gráfica podemos ver que a menos velocidad de 50 rpm no interesa. Pero a partir de 250 rpm nos interesa porque empieza a generar. Resultados obtenidos: Los datos obtenidos experimentalmente han sido los siguientes.

6 TIEMPO VUELTAS RPM VOLTIOS 6s ,6 6s ,9 6s ,5 6s ,3 10s ,8 10s ,3 10s ,7 10s ,8 15s ,5 15s ,3 15s ,6 15s ,2 20s ,7 20s ,1 20s ,5 20s ,1 TIEMPO VUELTAS RPM VOLTIOS 6s ,6 6s ,6 6s ,3 6s ,7 10s ,2 10s ,1 10s ,1 10s ,7 15s ,5 15s ,8 15s ,2 15s ,7 20s ,8 20s ,2 20s ,5 20s ,3

7 Gráfico: Explicación de la gráfica: En el eje y va situado la revoluciones por minutos generadas, y en el eje x va situado los voltios multiplicados por 100. Hemos observado en general que con una medida entre 200 y 300 el generador produce bastante bien. Expresión matemática de la gráfica: En el intervalo (0,50) V = 0, siendo V = voltios. En el intervalo (50,250) V = 250/275 R, siendo R = revoluciones por minuto del eje del aerogenerador.

8 En el intervalo (250, infinito) V = (R 250) Conclusiones: En función de los datos obtenidos y según la gráfica adjunta, podemos observar las siguientes conclusiones: - Para una velocidad menor de 50 revoluciones por minutos el sistema no funciona. - El rendimiento óptimo se produce a 250 revoluciones por minuto. - De la curva que se produce es proporcional. - A partir de 250 la curva producida baja. Referencias bibliográficas y páginas web consultadas: Ib Troen & Erik Lundtang Petersen: El Atlas Eolico Europeo, Risoe National Laboratory, Risoe, Dinamarca, 1991, ISBN (Contiene consejos útiles para los cálculos de la velocidad del viento, estadísticas de viento, producción de energía en aerogeneradores, así como los fundamentos teóricos). D.L.Elliott, C.G.Holladay, W.R.Barchet, H.P.Foote, W.F.Sandusky: Wind Energy Resource Atlas of the United States, Solar Energy Research Institute, Golden, Co, Cómo funciona un aerogenerador? Martin O.L. Hansen: Aerodynamics of Wind Turbines, Rotors, Loads and Structure, James & James Ltd., London 2000, ISBN

9 Cartel expositivo: